城建--苯-氯苯连续精馏筛板塔的设计

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1、苯-氯苯连续精馆筛板塔的设计目录设计任务书3设计说明书61概述2设计方案确定73设计计算83.1精情塔的物料衡算83.L1原料液、塔顶及塔底产品的平均摩尔质量83.1.2塔顶产品产量、釜残液量及进料流量计算83.2塔板数的确定83.2.1.1q值的计算83.2.1.2最小回流比的求取83.2.1.3求操作线方程9321.4求理论板数：逐板计算法10113.2.1.4实际塔板数N，3.3精馆塔的工艺条件及有关物性数据的计算113.3.1操作压力计算113.3.2操作温度计算113.3.3平均摩尔质量计算123.3.4平均密度计算123.3.5体积流率计算133.3.6液体平均表面张力的计算143

2、.3.7液体平均粘度计算153.4精储塔的塔体工艺尺寸计算15一一3.4.1塔径的计算153.4.2塔高的计算163.5塔板主要工艺尺寸计算173. 5.1精馈段计算183.6 筛板的流体力学验算201/283.6.1 精储段流体力学验算213.7 塔板负荷性能图233.7.1 精储段负荷性能图234附属设备选型264.1 再沸器的选择264.1.1 再沸器的热量衡算26.4.1.2饱和蒸汽用量264.1.3再沸器的加热面积264.2冷凝器的选择27.4.2.1全凝器热量衡算27，4.2.2 冷却水用量274.2.3 冷凝器的选择274.2.4 3塔内其他构件284.3.1进料管284.3.2

3、回流管28一4.3.3塔顶蒸汽管284.3.4塔底出料速度2?5设计数据列表296一设计评述307参考文献30设计任务书一、设计题目苯一氯苯连续精储筛板塔的设计。二、设计任务（1）原料液中氯含量：质量分率=50%（质量），其余为苯。（2）产品纯度为99.8%以上的（质量：）的氯苯。2/28（3）塔顶镯出液中氯苯含量不得高于0.2%（质量）。（4）生产能力：20000t/y苯产品，年开工300天。三、操作条件（1）精懦塔顶压强：4.0KPa（表压）（2）进料热状态：泡点（3）回流比：R=L4Amm（4）单板压降压：0.7KPa（5）冷凝器冷却剂：水,冷却剂温度：/k25。；/,=40（6）再沸器

4、加热剂：饱和水蒸气，加热剂温度：P=2at（表压）热损失：a=5%e«四、四求(1)对精镶过程进行描述（2）对精情过程进行物料衡算和热量衡(3)对精镭塔进行设计计算（4）对精馀塔的附属设备进行选型(5)画一张精饵塔的装配图（6）编制设计说明书五、设计说明书要求（1）目录（2）设计题目及原始数据（任务书）（3）简述精饰过程的生产流程及特点（4）精储过程有关计算（物料衡算、热量衡算、理论塔板数、回流比、塔高、塔径、塔板设计、接管设计等）（5）附属设备的选型（裙座、再沸器、冷凝器等）：（6）设计结果概要（主要设备尺寸、衡算结果等）（7）设计评述（8）参考文献。符号说明英文字母A”一阀孔的鼓

5、泡面积m：Af一降液管面积m：Ar塔截面积m:b一操作线截距c负荷系数（无因次）co流量系数（无因次）D一塔顶流出液量kmol/hD一塔径mdo一阀孔直径m日一全塔效率（无因次）E一液体收缩系数（无因次）ev物沫夹带线kg液/kg气3/28F一进料流量kmol/hF。一阀孔动能因子m/sg一重力加速度m/s：Hr一板间距mH-塔高mHd一清液高度mhc一与平板压强相当的液柱高度mhd与液体流径降液管的压降相当液柱高度m鼠一与气体穿过板间上液层压降相当的液柱高度mhf一板上鼓泡高度m尻一板上液层高度mho一降液管底隙高度mho二一堰上液层高度m人一与板上压强相当的液层高度mh0一与克服液体表面张

6、力的压降所相当的液柱高度mh?一溢液堰高度mK一物性系数（无因次）L塔内下降液体的流量m3/sL一溢流堰长度mM分子量kg/kmolN一塔板数1一实际塔板数凡一理论塔板数P一操作压强PaP压强降Paq一进料状态参数R回流比工皿一最小回流比u一空塔气速m/sw一釜残液流量kmol/hwc边缘区宽度m皿一弓形降液管的宽度m也一脱气区宽度IDX一液相中易挥发组分的摩尔分率y一气相中易挥发组分的摩尔分率z-塔高m希腊字母«一相对挥发度口一粘度CpP一密度kg/m3。一表面张力下标r一气相4/28L一液相1一精饰段Q-q线与平衡线交点min一最小max最大A一易挥发组分B一难挥发组分设计说明书

7、1概述（一）塔设备设计概述塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一，它可以使气（或汽）或液液两相紧密接触，达到相际传质及传热的目的。在化工厂、石油化工厂、炼油厂等中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各方面都有重大影响。最常见的塔设备为板式塔和填料塔两大类。作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气（汽）液两相能充分接触，以获得高的传质效率。此外，为满足工业生产的需要，塔设备还必须满足以下要求：1、生产能力大；2、操作稳定，弹性大：3、流体流动阻力小：4、结构简单、材料耗用量少，制造和安装容易；5、耐腐蚀和不易阻塞，操作方便，调节

8、和检修容易。（二）板式精镭塔设备选型及设计因为板式塔处理量大、效率高、清洗检修方便且造价低，故工业上多采用板式塔。因而本课程设计要求设计板式塔。工业上常见的几种的板式塔及其优缺点：I、浮网塔：在塔板开孔上方，安装可浮动的网片，浮阀可随气体流量的变化自动调节开度，可避免漏液，操作弹性大，造价低，且安装检修方便，但对材料的抗腐蚀性能要求高。II、筛板塔：结构简单、造价低廉、筛板塔压降小、液面落差也较小、生产能力及塔板效率都较泡罩塔高，故应用广泛。IIK泡罩塔：其气体通道是升气管和泡罩，由于升气管高出塔板，即使在气体负荷很低时也不会发生严重漏液，操作弹性大，升气管为气液两相提供了大量的传质界面。但泡

9、革塔板结构复杂，成本高，安装检修不便，生产能力小。综合考虑，最终本次分离任务选择筛板精储塔。5/282设计方案确定本设计任务为分离苯-氯苯混合物连续精饰。设计中采用25C进料,将原料通过预热器加热至25c送入精储塔内.塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷凝器冷却后送至储罐。塔釜用再沸器加热水至饱和过热水蒸气状态，送至塔内，塔釜塔底产品经冷却后送至储罐。3设计计算3.1精情塔的物料衡算由于精饵过程的计算均以摩尔分数为准，需先把设计要求中的质量分数转化为摩尔分数.3.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量M=78.11kg/kmolfy氯苯的摩尔

10、质量56kg/kmol0.5/78.110.5/78.11+0.5/112.56=0.590。.雷般”2#。颉0.002/78.110.002/78.11+0.998/112.56=0.0029%；=1-0.590=0.41"1-0.986=0.0144=1-0.0029=0.99713.L2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量=0.590*78.11+0.410*112.56=9222kg/bnol0.986*78.11+0.014*112.56=78.39版/hnolMw=0.0029*78.11+0.9971*112.56=112.46/kmol3.1.3物料衡算塔釜产品。=2

11、0000*103300*24*78.35=3535kmol/h总物料衡算：F=D+W氯苯物料衡算：尸=F=59A9kmol/h代入数据解得D=3535kmol/hW=23.84h。/13.2.1、理论板层数N7的求取3.2.1.1q值的计算因为泡点进料所以3.2.1.2最小回流比的求取：首先全塔平均相对挥发度的求取；根据a=d"xa"我们先求取塔顶的相对挥发度：(试差法)利用安托因公式：hipA=6.94192769.42/(753.26)(A/PaK)1g%=6.079631419.045/(216.633+，)(KPa,摄氏度)假设温度为90摄氏度：Pr136-0：S&