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化工原理課程設計-苯-甲苯精餾塔設計(已修改)

2026-06-29 21:54 本頁面

　

【正文】內蒙古科技大學課程設計說明書資料前言化工原理課程設計是培養學生化工設計能力的重要教學環節，通過課程設計使我們初步掌握化工設計的基礎知識、設計原則及方法；學會各種手冊的使用方法及物理性質、化學性質的查找方法和技巧；掌握各種結果的校核，能畫出工藝流程、塔板結構等圖形。在設計過程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產上的安全性、經濟合理性。化工生產常需進行液體混合物的分離以達到提純或回收有用組分的目的，精餾是利用液體混合物中各組分揮發度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝達到輕重組分分離的方法。塔設備一般分為階躍接觸式和連續接觸式兩大類。前者的代表是板式塔，后者的代表則為填料塔。篩板塔和泡罩塔相比較具有下列特點：%，板效率提高產量15%左右；而壓降可降低30%左右；另外篩板塔結構簡單，消耗金屬少，塔板的造價可減少40%左右；安裝容易，也便于清理檢修。本次課程設計為年處理含苯質量分數36%的苯甲苯混合液4萬噸的篩板精餾塔設計，塔設備是化工、煉油生產中最重要的設備之一。它可使氣(或汽)液或液液兩相之間進行緊密接觸，達到相際傳質及傳熱的目的。在設計過程中應考慮到設計的精餾塔具有較大的生產能力滿足工藝要求，另外還要有一定的潛力。節省能源，綜合利用余熱。經濟合理，冷卻水進出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量。另一方面影響到所需傳熱面積的大小。即對操作費用和設備費用均有影響，因此設計是否合理的利用熱能R等直接關系到生產過程的經濟問題。II目錄第一章緒論 1 精餾條件的確定 1 精餾的加熱方式 1 精餾的進料狀態 1 精餾的操作壓力 1 確定設計方案 1 工藝和操作的要求 2 滿足經濟上的要求 2 保證安全生產 2第二章設計計算 3 設計方案的確定 3 精餾塔的物料衡算 3 原料液進料量、塔頂、塔底摩爾分率 3 原料液及塔頂、塔底產品的平均摩爾質量 3 物料衡算 3 塔板計算 4 理論板數NT的求取 4 全塔效率的計算 6 求實際板數 7 有效塔高的計算 7 精餾塔的工藝條件及有關物性數據的計算 8 操作壓力的計算 8 操作溫度的計算 8 平均摩爾質量的計算 8 平均密度的計算 10 液體平均表面張力的計算 11 液體平均黏度的計算 12 氣液負荷計算 13 塔徑的計算 13 塔板主要工藝尺寸的計算 15 溢流裝置計算 15 塔板布置 18 篩板的流體力學驗算塔板壓降 19 精餾段篩板的流體力學驗算塔板壓降 19 提餾段篩板的流體力學驗算塔板壓降 21 塔板負荷性能圖 23 精餾段塔板負荷性能圖 23 提餾段塔板負荷性能圖 26第三章設計結果一覽表 30第四章板式塔結構 31 塔頂空間 31 塔底空間 31 人孔 31 塔高 31第五章致謝 34參考文獻 35II第1章緒論精餾條件的確定本精餾方案適用于工業生產中苯甲苯溶液二元物系中進行苯的提純。精餾塔苯塔的產品要求純度很高，而且要求塔頂、塔底產品同時合格，普通的精餾溫度控制遠遠達不到這個要求。故在實際生產過程控制中只有采用靈敏板控制才能達到要求。故苯塔采用溫差控制。精餾的加熱方式蒸餾釜的加熱方式通常采用間接蒸汽加熱，設置再沸器。有時也可采用直接蒸汽加熱。然而，直接蒸汽加熱，由于蒸汽的不斷通入，對塔底溶液起了稀釋作用，在塔底易揮發物損失量相同的情況下，塔底殘液中易揮發組分的濃度應較低，因而塔板數稍有增加。采用直接蒸汽加熱時，加熱蒸汽的壓力要高于釜中的壓力，以便克服蒸汽噴出小孔的阻力及釜中液柱靜壓力。精餾的進料狀態進料狀態直接影響到進料線（q線）、操作線和平衡關系的相對位置，對整個塔的熱量衡算也有很大的影響。和泡點進料相比：若采用冷進料，在分離要求一定的條件下所需理論板數少，不需預熱器，但塔釜熱負荷（一般需采用直接蒸汽加熱）從總熱量看基本平衡，但進料溫度波動較大，操作不易控制；若采用露點進料，則在分離要求一定的條件下，所需理論板數多，進料前預熱器負荷大，能耗大，同時精餾段與提餾段上升蒸汽量變化較大，操作不易控制，受外界條件影響大。泡點進料介于二者之間，最大的優點在于受外界干擾小，塔內精餾段、提餾段上升蒸汽量變化較小，便于設計、制造和操作控制。故此設計采用泡點進料。精餾的操作壓力精餾操作在常壓下進行，因為苯沸點低，適合于在常壓下操作而不需要進行減壓操作或加壓操作。同時苯物系在高溫下不易發生分解、聚合等變質反應且為液體（不是混合氣體）。所以，不必要用加壓或減壓精餾。另一方面，加壓或減壓精餾能量消耗大，在常壓下能操作的物系一般不用加壓或減壓精餾。確定設計方案確定設計方案總的原則是在可能的條件下，盡量采用科學技術上的最新成就，使生產達到技術上最先進、經濟上最合理的要求，符合優質、高產、安全、低消耗的原則。為此，必須具體考慮如下幾點：工藝和操作的要求所設計出來的流程和設備，首先必須保證產品達到任務規定的要求，而且質量要穩定，這就要求各流體流量和壓頭穩定，入塔料液的溫度和狀態穩定，從而需要采取相應的措施。其次所定的設計方案需要有一定的操作彈性，各處流量應能在一定范圍內進行調節，必要時傳熱量也可進行調整。因此，在必要的位置上要裝置調節閥門，在管路中安裝備用支線。計算傳熱面積和選取操作指標時，也應考慮到生產上的可能波動。再

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