3456万吨-年苯-甲苯连续精馏装置工艺设计精馏塔设计说明书化工设计

3456万吨-年苯-甲苯连续精馏装置工艺设计精馏塔设计说明书化工设计内容摘要：

..........20 塔壁面积计算 .................................................................................................................20 塔板面积计算 .................................................................................................................20 主要塔设备费用计算 ...................................................................................................20 固定资产折旧费用 .......................................................................................................20 主要操作费计算（ 10年）（ R1为例） ...............................................................................20 ................................................................................................................20 过热蒸汽的用量费用 ....................................................................................................20 设备费用和操作费用的总费用 p....................................................................................21 银行利息后的总成本 P 总 ..............................................................................................21 回流比的选择 ........................................................................................................................21 六、精馏塔附件 及其重 量计算 ......................................................................................................21 ............................................................................................................................. ...........21 ....................................................................................................................21 进料管线管径 .............................................................................................................. ...21 ................................................................................................................................22 ...................................................................................................................22 七 ．设计结果一览表 ......................................................................................................................错误 !未定义书签。 八 .个人总结及对本设计 的评述 .....................................................................................................错误 !未定义书签。 九 .参考文献 .....................................................................................................................................24 十、附图 .....................................................................................................................................错误 ! 5 未定义书签。 32 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，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 处理量确定 依设计任务书可知，处理量为 :300+6*300=4800Kg/h,4800*7200= 万吨 /年 设计题目与设计进程 该次设计题目为： 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 21. 进程表 找数据与上课 全部设计计算 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 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，此型又分为 F－ 1 型（ V－ 1型）、 V－ 4 型、十字架型、和 A 型，其中 F－ 1 型浮阀结构较简单、节省材料，制 造方便，性能良好，故在化工及炼油生产中普遍应用，已列入部颁标准（ JB－ 1118－ 81）。 其阀孔直径为 39mm，重阀质量为 33g，轻阀为 25g。 一般多采用重阀，因其操作稳定性好。 设计方案 塔设备的工业要求 总的要求是在符合生产工艺条件下，尽可能多的使用新技术，节约能源和成本，少量的污染。 精馏塔对塔设备的要求大致如下： 一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。 二：效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或 6 传质效率。 三：流体阻力小：流体通 过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。 四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。 五：结构简单，造价低，安装检修方便。 六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等 . 工艺流程如下 ： 苯与甲苯混合液（原料储罐） → 原料预热器 → 浮阀精馏塔（塔顶： → 全凝器→ 分配器 → 部分回流，部分进入冷却器 → 产品储罐） (塔釜：再沸器 → 冷却器 →产品进入储罐） 流程的说明 本方案主要是采用浮 阀塔，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到 度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。 混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。 气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。 液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一 部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。 塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。 最终，完成苯与甲苯的分离。 本次设计的要求是先算出最小回流比，然后随意选三个系数得到三个回流比，最后比较那个最好，而不是找出最佳的回流比。 三、精馏塔设计 工艺条件的确定 苯与甲苯的基础数据 表 31 相平衡数据 温度 /℃ 85 90 95 100 105 POA /Kpa POB /Kpa 40 46 54 86  x 0 y 0 表 32 苯与甲苯的物理性质 项目 分子式 相对分子量 沸点 /℃ 临界温度 /℃ 临界压力 /Pa 苯 C6H6 甲苯 C6H5CH3 表 33 Antoine 常数值 组分 A B C 苯 7 甲苯 表 34 苯与甲苯的液相密度 温度 /℃ 80 90 100 110 120 )//( 3, mkgL 苯 810 )//( 3, mkgL 甲苯 815 表 35 液体的表面张力 温度 /℃ 80 90 100 110 120 ）（苯 mmN // ）（甲苯 mmN // 表 36 液体的黏度 温度 /℃ 80 90 100 110 120 ）苯（ smpL a., ）甲苯（ smpL a., 表 液体的汽化热  温度 /℃ 80 90 100 110 120  苯 /(KJ/Kg)  甲苯 /(KJ/Kg) 温度的条件： 假定常压，作出苯 — 甲苯混合液的 txy 图，如后附图所示。 依任务书，可算出： xf=()/(+)=。 同理， xD=，xw= 查 txy 图可得， tD=℃ ,tW=℃ ,tF=℃ 精馏段平均温度 tm=（ *） 1/2=℃ 操作压力选定 最底操作压力：取回流罐物料的温度为 45℃，查手册得 POA =，POB = XD=(PminPOB)/(POA POB)=,可得 Pmin=塔顶操作压力 P==*=152Kpa 精馏塔物料恒算 摩尔分数 由以上可知，摩尔分数为 xf=， xD=， xw= 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔量 MF=xFMA+(1xF)MB= +（ ） = kg/kmol ， MD=xDMA+(1xD)MB= +() =， MW=xWMA+(1xW)MB= +() = kg/kmol 8 质量物料恒算与负荷计算及其结果表 总物料衡算 D+W=4800 （ 1） 易挥发组分物料衡算 +=4800 （ 2） 联立（ 1）、（ 2）解得： F=4800 kg/h= kg/s= 万吨 /年 ,F=4800/= kmol/h=W= kg/h= ,W=D=年 ,D=表 38 物料恒算表 物料 kg/h kg/s 万吨 /年 kmol/h kmol/s F 4800 D W 塔板数计算 做 XY 曲线 作出苯与甲苯的 XY图如后面的附图所示，因 P= 故可不对 XY 图进行修正 求 Rmin。