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苯-氯苯混合液的筛板精馏塔设计资料.doc

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苯-氯苯混合液的筛板精馏塔设计资料.doc

化工原理课程设计 题 目 苯—氯苯混合液的筛板精馏塔设计 系 (院) 化学与化工系 专 业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 职 称 二〇一三年十一月二十八日 课程设计任务书 一、课题名称 苯—氯苯混合液的筛板精馏塔设计 二、课题条件 原 料:苯-氯苯溶液 处理量:5万t/a 原料组成:苯含量40%(质量百分数) 料液初温:30℃ 操作压力、回流比、单板压降:自选 进料状态:冷液体进料 分离要求:塔顶苯含量不低于97%,残液中苯含量不大于0.3%。 塔 顶:全凝器 塔 釜:饱和蒸汽间接加热 塔板形式:筛板 生产时间:年开工300天,每天三班8小时连续生产 冷却水温度:20℃ 设备形式:筛板塔 厂 址:滨州市 三、设计内容 1、设计方案的选定 2、精馏塔的物料衡算 3、塔板数的确定 4、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算(加热物料进出口温度、密度、粘度、比热、导热系数) 5、精馏塔塔体工艺尺寸的计算 6、塔板主要工艺尺寸的计算 7、塔板的流体力学验算 8、塔板负荷性能图(精馏段) 9、换热器设计 10、精馏塔接管尺寸计算 11、撰写课程设计说明书一份 设计说明书的基本内容 (1)课程设计任务书 (2)目录 (3)设计计算与说明 (4)设计结果汇总 (5)小结 (6)参考文献 12、有关物性数据可查相关手册 13、注意事项 (1)写出详细计算步骤,并注明选用数据的来源 (2)每项设计结束后列出计算结果明细表 (3)设计最终需装订成册上交 四、进度计划 1.设计动员,下达设计任务书 0.5天 2.收集资料,阅读教材,拟定设计进度 1-2天 3.初步确定设计方案及设计计算内容 5-6天 4.整理设计资料,撰写设计说明书 2天前言 1 第一章 概 述 1 1.1精馏操作对塔设备的要求 1 1.2板式塔类型 2 第二章 设计方案的确定 3 2.1操作条件的确定 3 2.1.1操作压力 3 2.1.2 进料状态 3 2.1.3加热方式 4 2.1.4冷却剂与出口温度 4 2.2确定设计方案的原则 4 2.2.1满足工艺和操作的要求 5 2.2.2满足经济上的要求 5 2.2.3保证安全生产 5 第三章 塔的工艺尺寸的计算 6 3.1精馏塔的物料衡算 6 3.2塔板数的确定 7 3.2.1理论板层数N的求取 7 3.2.1.1 最小回流比及操作回流比计算 7 3.2.1.2 全塔效率ET 9 3.2.1.3 实际板层数求解 10 3.3 精馏塔有关物性数据的计算 10 3.3.1 操作压力计算(影响气相密度,进而影响Vs、D、塔板结构参数) 10 3.3.2 操作温度计算 11 3.3.3 平均摩尔质量计算 11 3.3.3.1 精馏段的平均摩尔质量 11 3.3.3.2 提馏段平均摩尔质量 11 3.3.4 平均密度计算 12 3.3.5 液体平均表面张力计算 12 3.3.5.1 精馏段液体平均表面张力 13 3.3.5.2 提馏段精馏段液体平均表面张力 13 3.3.6 液体平均黏度计算 13 3.4 精馏塔的塔体工艺尺寸设计 1414 3.4.2 精馏塔有效高度的计算 16 3.5 塔板主要工艺尺寸的计算 17 3.5.1 溢流装置计算 17 3.5.1.1 堰长 17 3.5.1.2溢流堰高度 18 3.5.1.3弓形降液管宽度和截面积 19 3.5.1.4 降液管底隙高度 20 3.5.2 塔板布置 20 3.5.2.1 塔板的分块 20 3.5.2.2边缘区宽度确定 21 3.5.2.3 开孔区面积计算 21 3.5.2.4 筛孔计算及其排列 22 3.6 筛板的流体力学验算 2323 3.6.1.1 干板阻力计算 23 3.6.1.2 气体通过液层的阻力计算 24 3.6.1.3 液体表面张力的阻力计算 25 3.6.2液面落差 25 3.6.3 液沫夹带 26 3.6.4 漏液 26 3.6.5 液泛 27 3.7 塔板负荷性能图 28 3.7.1 漏液线 28 3.7.2 液沫夹带线 28 3.7.3 液相负荷下限线 29 3.7.4 液相负荷上限线 30 3.7.5 液泛线 30 第四章 塔附属设计 34 4.1 塔附件设计 34 4.1.1 进料管 34 4.1.2 回流管 35 4.1.3塔顶蒸气出料管 35 4.1.4 釜液排出管 36 4.1.5 法兰 36 4.2 筒体与封头 37 4.2.1 筒体 37 4.2.2 封头 37 4.2.3 裙座 37 4.2.4 人孔 37 4.3 塔总体高度设计 38 4.3.1 塔的顶部空间高度 38 4.3.2 塔的底部空间高度 38 4.3.3 塔体高度 38 4.4 附属设备设计 38 4.4.1 冷凝器的选择 38 4.4.2 再沸器的选择 39 4.4.3 泵的选择 40 设计小结 41 参考文献 42 附录 43前言 课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节,是理论联系实际的桥梁,是使学生体察工程实际问题复杂性、学习化工设计基本知识的初次尝试。通过课程设计,要求学生能综合利用本课程和前修课程的基本知识,进行融会贯通的独立思考,在规定的时间内完成指定的化工设计任务,从而得到化工工程设计的初步训练。通过课程设计,要求学生了解工程设计的基本内容,掌握化工设计的程序和方法,培养学生分析和解决工程实际问题的能力。同时,通过课程设计,还可以使学生树立正确的设计思想,培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。课程设计是增强工程观念,培养提高学生独立工作能力的有益实践。又由于塔设备在石油、化工、医药、煤炭等行业中应用广泛,其合理的设计受到极大关注,所以塔课程设计实践必不可少。 第一章 概 述 塔设备是最常采用的精馏装置,无论是填料塔还是板式塔都在化工生产过程中得到了广泛的应用,在此我们作筛板塔的设计以熟悉单元操作设备的设计流程和应注意的事项是非常必要的。 1.1精馏操作对塔设备的要求 精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质,而作为气(汽)、液两相传质所用的塔设备,首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的接触,以达到较高的传质效率。但是,为了满足工业生产和需要,塔设备还得具备下列各种基本要求: (1)气(汽)、液处理量大,即生产能力大时,仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。 (2)操作稳定,弹性大,即当塔设备的气(汽)、液负荷有较大范围的变动时,仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。 (3)流体流动的阻力小,即流体流经塔设备的压力降小,这将大大节省动力消耗,从而降低操作费用。对于减压精馏操作,过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度,最终破坏物系的操作。 (4)结构简单,材料耗用量小,制造和安装容易。 (5)耐腐蚀和不易堵塞,方便操作、调节和检修。 (6)塔内的滞留量要小。 实际上,任何塔设备都难以满足上述所有要求,况且上述要求中有些也是互相矛盾的。不同的塔型各

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