苯-甲苯精馏塔顶冷凝器设计[精制甲类].doc
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1、目 录一、苯-甲苯板式精馏塔的工艺设计任务书2(一)设计题目2(二)操作条件2(三)设计内容2二、苯-甲苯板式精馏塔的工艺计算书(精馏段部分) 3(一)设计方案的确定及工艺流程的说明4(二)全塔的物料衡算4(三)塔板数的确定4(四)塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算6(五)精馏段的汽液负荷计算7三、苯立式管壳式冷凝器的设计(标准系列)8四、苯立式管壳式冷凝器的设计工艺计算书(标准系列)8(一)确定流体流动空间9(二)计算流体的定性温度,确定流体的物性数据9(三)计算热负荷10(四)计算有效平均温度差11(五)选取经验传热系数K值12(六)估算换热面积12(七)初选换热器规格13(八)核
2、算总传热系数K013(九)计算压强降13化工原理课程设计任务书 课程设计题目苯-甲苯板式精馏塔冷凝器的设计一、设计题目生产能力(精馏塔进料量):90000+x吨年(其中x=208)。操作周期 7200 小时年进料组成 苯含量25(质量分率,下同)塔顶产品组成 97 塔底产品组成1% 进料热状态 泡点进料两侧流体的压降: 7 kPa工作地点:兰州二、操作条件1.塔顶压强4kPa(表压);2.塔釜加热蒸汽压力506kPa;3.单板压降不大于0.7kPa;4.回流液和馏出液温度均为饱和温度;5.冷却水进出口温度分别为25和30;三、设计内容1.设计方案的确定及工艺流程的说明;2.塔的工艺计算;3.冷
3、凝器的热负荷;4.冷凝器的选型及核算;5.冷凝器结构详图的绘制;9.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。苯-甲苯板式精馏塔的工艺计算书(精馏段部分)一、设计方案的确定及工艺流程的说明原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔(筛板塔),塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液,其余作为产品经冷却后送至苯液贮罐;塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流,塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。流程图如下二、全塔的物料衡算(一)料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率苯和甲苯的相对摩尔质量分别为78.11和92.14kg/kmol。(二)平均摩尔质量(三)料液及塔顶底产品
4、的摩尔流率依题给条件:操作周期7200 小时年,有:,全塔物料衡算: 三、塔板数的确定(一)理论塔板数的求取(1)相对挥发度的求取苯的沸点为80.1,甲苯额沸点为110.63 由饱和蒸汽压可得1 当温度为80.1时 解得,1 当温度为110.63时 解得,则有 (2)最小回流比的求取由于是饱和液体进料,有q=1,q线为一垂直线,故,根据相平衡方程有最小回流比为考虑到精馏段操作线离平衡线较近,故取实际操作的回流比为最小回流比的1.8倍,即:(3)精馏塔的气、液相负荷 (4)操作线方程精馏段操作线方程 提馏段操作线方程 3.求理论塔板数(1)逐板计算法理论板计算过程如下:气液平衡方程 变形有由y求
5、的x,再将x带入操作线方程,以此类推图解得块(不含釜)。其中,精馏段块,提馏段块,第8块为加料板位置。(二)实际塔板数由t-x-y图td=82.1 tw=110.5平均温度 tm=(td+tw)/2=(82.1+110.5)/2=96.3查手册,知tm下的粘度为 A=0.27 B=0.31由t-x-y图得 xa=0.365 xb=0.635 ya=0.581 yb=0.419L=0.3650.27+0.6350.31=0.296a=(ya xb)/(yb xa)=(0.5810.635)/(0.4190.365)=2.412Et=0.49()=0.49(2.4120.296)=0.53精馏段实
6、际板层数 N精=7/0.53=13.2=14N提=8/0.53=15.1=16总板数为30四、塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算(一)平均压强取每层塔板压降为0.7kPa计算。塔顶:加料板:平均压强(二)平均温度 塔顶温度 tD=82.1 进料板温度 tF=97.2 塔釜温度 tW=103.2精馏段平均温度 tm=(82.1+103.2)/2=89.65()(三)平均分子量塔顶: ,(查相平衡图)加料板:,(查相平衡图)精馏段:(四)平均密度a. 精馏段平均密度的计算气相由理想气体状态方程得Vm=PmMvw/RTm=(107.883.9)/8.314(273.15+89.65)=3.0
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