4.428万吨年苯—甲苯连续精馏装置工艺设计.doc

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1、化工原理课程设计任务书(化工09-3/4班适用)一、 任务名称：4.428万吨/年 苯-甲苯连续常压精馏装置工艺设计说明书二、 任务给定条件1. 处理量：4班(1500 + 学号150)kg/h；2. 原料组成： 4班含苯0.55 (质量分率，下同)3. 产品组成：塔顶产品，含苯0.98(质量分率，下同) ；塔底产品，含苯0.01；4. 进料温度：4班为85；进料热状况参数： 4班为0.3；5. 塔顶采用30的冷回流，冷却水温度25，塔底重沸器加热介质为比密度0.86的柴油，进口温度290，出口温度160；6. 其它用于经济评价参数：操作费用计量：料液输送3元/(吨/小时)，冷却水16元/(吨

2、/小时)，热载体(柴油)160元/(吨/小时)；固定资产计量：传热面积报价4000元/平方米, 泵报价1200元/(立方米/小时) ；塔体报价5000元/(立方米塔)；塔板报价3000元/(平方米塔板F1型浮阀(重阀) 。装置使用年限15年。三、 建议设计说明书目录内容1、装置原则流程说明，2、装置物料衡算，3、工艺条件及校核，4、回流比比较计算确定最优方案，5、最优方案的F1重型浮阀塔板设计，6、最优方案设计结果汇总及评价，7、装置开停工操作原则，8、附录：(1) 装置祥细工艺流程图，(2) 、精馏塔结构简图。注明：设计说明书装钉规格A4，封面版式另外统一提供。四、 参考书目1) 化工原理课

3、程设计指导；2) 夏清等编化工原理(上) 、( 下) 2002年修订版；3) 化工工艺设计图表；4) 炼油工艺设计手册浮阀塔分册。目录一、前言 .52.1 处理量确定.52.2 设计题目与进程.52.3 概述.5 2.4设计方案.5 2.4.1塔设备的工业要求.5 2.4.2工艺流程如下.6 2.4.3流程的说明 .6三、精馏塔设计.6 3.1工艺条件的确定.6 3.1.1苯与甲苯的基础数据.6 3.1.2温度的条件.7 3.1.3操作压力选定.73.2精馏塔物料恒算.7 3.2.1摩尔分数.7 3.2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔量.7 3.2.3质量物料恒算与负荷计算及其结果表.83

4、.3塔板数计算.8 3.3.1.理论塔板数.8 3.3.2做X-Y曲线.8 3.3.3求Rmin.8 3.3.4求理论塔板数.8 3.3.5求平均塔效率ET.8 3.3.6求实际塔板数.83.4有关物性数据的计算 (以精馏段R1为例).9 3.4.1平均压力计算.9 3.4.2平均摩尔质量计算.9 3.4.3平均密度计算.9 3.4.4液体平均表面张力计算.9 3.3.2.5液体的平均粘度.103.5精馏塔的塔体工艺尺寸计算.10 3.5.1负荷计算.10 3.5.1.1摩尔计算：.10 3.5.1.2同理得质量计算：.10 3.5.1.3 不同回流比的负荷结果.10 3.5.1.4 Vs和L

5、s计算.10 3.5.2塔径的计算.10 3.5.3精馏塔有效高度的计算.11 3.5.4塔顶、塔底空间.11 3.5.4.1塔顶空间HD .11 3.5.4.2塔底空间HB .11 3.5.5塔壁厚计算.12 3.6.F1型浮阀塔板设计 .12 3.6.1溢流装置.12 3.6.1.1.堰长lw.12 3.6.1.2.出口堰高hw.12 3.6.1.3弓形降液管宽度Wd和面积Af：.12 3.6.1.4降液管底隙高度ho.12 3.6.2塔板布置及浮阀数目与排列.12 3.6.3塔板流体力学验算.13 3.6.3.1气相通过浮阀塔板的压强降.13 3.6.3.2淹塔.14 3.6.3.3雾沫

6、夹带.14 3.6.4塔板的负荷性能.14 3.6.4.1雾沫夹带线.15 3.6.4.2液泛线.15 3.6.4.3液体负荷上限线.15 3.6.4.4漏夜线.16 3.6.4.5 液相负荷下限线.16 3.7.操作弹性计算.16四.热平衡确定热换器.16 4.1.塔顶全凝器.16 4.1.1热负荷Qc .16 4.1.2传热面积A.17 4.1.2.1求平均温度.17 4.1.2.2 K值选定.17 4.1.2.3传热面积A.17 4.1.3 循环水的用量计算.17 4.1.4热换器选用.17 4.2.塔底再沸器.18 4.2.1热负荷QB.18 4.2.2传热面积A.18 4.2.2.1

7、求平均温度.18 4.2.2.2传热面积A计算.184.2.3 过热蒸汽的用量.184.2.4再沸器的选用.184.3.原料预热器 .19 4.3.1求平均温度.194.3.2 求比热和传热的热量.19 4.3.3塔底产品预热给的热量.194.3.3 传热面积和过热蒸汽的用量计算.194.3.4 预热器选用.194.4塔釜产品冷却器.19五、经济估算.20 5.1 塔主要设备经费计算（R1为例）.20 5.1.1塔壁面积计算.20 5.1.2塔板面积计算.20 5.1.3主要塔设备费用计算.20 5.1.4固定资产折旧费用.20 5.2 主要操作费计算（10年）（R1为例）.20 5.2.1.

8、清水用量费用.20 5.2.2 过热蒸汽的用量费用.20 5.2.3设备费用和操作费用的总费用p.21 5.2.4 银行利息后的总成本P总 .21 5.3回流比的选择.21六、精馏塔附件及其重量计算.21 6.1.储罐.21 6.2.精馏塔接管尺寸.21 6.2.1进料管线管径.21 6.3.泵的选用.22 6.4精馏塔重量计算.22七设计结果一览表.22八.个人总结及对本设计的评述.23九.参考文献.23十、附图. 一、前言化工原理课程设计是理论系实际的桥梁，是让学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试。通过化工原理课程设计，要求我们能够综合运用化工原理上下册的基本知识，进行融汇贯通的独立思考，

9、在规定的时间内完成指定的设计任务，从而得到以化工单元操作为主的化工设计的初步训练。通过课程设计，我们了解到工程设计的基本内容，掌握典型单元操作设计的主要程序和方法，培养了分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还可以使我们树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度负责的工作作风。二、设计方案的确定 2.1 处理量确定依设计任务书可知，处理量为:1500+31*150=6150Kg/h,6150*7200=4.428万吨/年 2.2 设计题目与设计进程该次设计题目为：4.428万吨/年苯甲苯连续精馏装置工艺设计。本次设计为俩周，安排如下：表2-1. 进程表找数据与上课全部设计计算

10、画图写说明书第一周的周一、二第一周的周三到周日第二周的周一到周四剩余时间 2.3概述 塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔大致可分为两类：有降液管的塔板和无降液管的塔板。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。浮阀塔广泛用于精馏、吸收和解吸等过程。其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平地进入塔板上液层进行两相接触。浮阀可根据气体流量的大小而上下浮动，自行调节。浮阀塔的主要优点是生产能力大，操作弹性较大，塔板效率高，气体压强降及液面落差较小，塔的造价低，塔板结构较泡罩塔简单.浮阀有盘式、条式等多种，国内多用盘式浮阀，此型