《2022年《化工原理》课程设计_甲苯乙苯精馏塔.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年《化工原理》课程设计_甲苯乙苯精馏塔.docx（36页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精品学习资源六盘水师范学院化工原理课程设计甲苯乙苯精馏塔（浮阀）学院六盘水师范学院专业化学工程与工艺欢迎下载精品学习资源目录第一部分设计任务书一、设计相关符号说明5（二）、设计参考资料6（三）、设计任务 7（四）、设计参数 7（五）、设计指标 7（六，设计工程 7其次部分精馏塔地设计一、精馏塔地物料衡算8（一）、原料液及塔顶、塔底产品地摩尔分率8（二）、物料衡算8二、塔板数地确定 8（一）、理论板层数地求取8（二）、回流比地确定9（三）、求精馏塔地气液相负荷 10（四）、操作线方程 10（五）、求实际踏板数11三、塔地操作工艺条件及相关物性数据地运算 11（一）、操作压力运算11（二）、操作温
2、度运算12（三）、平均摩尔质量运算12（四）、平均密度运算13（五）、液体平均表面张力运算14（六）、液体平均粘度运算 15（七）提馏段液相平均粘度16四、精馏塔地塔体工艺尺寸运算16（一）、塔径地运算 17二）、精馏塔有效高度地运算五、塔板主要工艺尺寸地运算1818（一）、溢流装置运算18（二）、塔板布置六、踏板地流体力学验算2120 一 、塔板压降 21 二 、淹塔 22 三 、液沫夹带 22 四 、液泛 24（五）、液相负荷上限25六 、漏液 25（七）、液相负荷下限25欢迎下载精品学习资源七、精馏塔地设计运算结果汇总一览表 25八、冷凝器地设计 26（一）、确定设计方案 26（二）、确
3、定物性数据27三 、热运算负荷 28（四）、冷却水用量 29（五）、估算传热面积30（六）、换热器地工艺结构尺寸30七）、换热器核算31（八）、换热器主要结构尺寸和运算结果 35九、精馏过程流程图 37十、终止语 38欢迎下载精品学习资源一、相关符号说明英文字母Aa 塔板开孔区面积 ,m2；Af 降液管截面积 ,m2； A0 筛孔总面积 ,m2； AT 塔截面积 ,m2；c0 流量系数 ,无因次；d 填料直径 ,m； d0 筛孔直径 ,m； D 塔径 ,m；ev 液体夹带量 ,kg（液） /kg （气）；E 液流收缩系数 ,无因次； ET 总板效率 ,无因次；欢迎下载精品学习资源C 运算 um
4、ax 时地负荷系数 ,m/s；F 气相动能因子 ,kg1/2/sm1/2 ）；欢迎下载精品学习资源CS 气相负荷因子 ,m/s；F0筛孔 气相动 能因子 ，欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源kg1/2/sm1/2 ；Wc 边缘无效区宽度 ,m；欢迎下载精品学习资源g 重力加速度 ,9.81m/ s2； h 填料层分段高度 ,m；h1 进口堰与降液管间地水平距离,m； hc 与干板压降相当地液柱高度,m 液柱；hd 与液体流过降液管地压降相当地液柱hf 塔板上鼓泡层高度,m；h1 与板上液层阻力相当地液柱高度,m； hL 板上清液层高度 ,m；h0 降液管地底隙高度,m；hOW 堰上液层高
5、度 ,m； hW 出口堰高度 ,m； h,W 进口堰高度 ,m；h与阻力表面张力地压降相当地液柱高度 ,m 液柱；H 板式塔高度 ,m；Hd 降液管内清液层高度 ,m； HD 塔顶空间高度 ,m；HF 进料板处塔板间距,m； HP 人孔处塔板间距 ,m； HT 塔板间距 ,m；K 稳固系数 ,无因次； LW 堰长 ,m；Lh 液体体积流量 ,m3/h ；Ls 液体体积流量 ,m3/s； Lw 润湿速率 ,m3/m s； m 相平稳系数 ,无因次； n 筛孔数目；NT 理论板层数；P 操作压力 ,Pa； P 压力降 ,Pa； PP 气体通过每层筛板地降压,Pa； t 筛孔地中心距 ,m；u 空塔
6、气速 ,m/s；uF 泛点气速 ,m/s；u0 气体通过筛孔地速度 ,m/s； u0, min 漏液点气速 ,m/s；u 0液体通过降液管底隙地速度,m/s；Vh 气体体积流量 ,m3/h； Vs 气体体积流量 ,m3/s； wL 液体质量流量 ,kg/s； wV 气体质量流量 ,kg/s；Wd 弓形降液管宽度 ,m； Ws 泡沫区宽度 ,m； x 液相摩尔分数；X 液相摩尔比； y 气相摩尔分数； Y 气相摩尔分比；Z 板式塔地有效高度,m；填料层高度 ,m.max 最大地； min 最小地； L 液相地；V 气相地 液体在降液管内停留时间 ,s；粘度 ,mPas；开孔率或孔流系数，无因次；
7、 表面张力 ,N/m ；密度,kg/m欢迎下载精品学习资源二、参考资料：1 董大勤 .化工设备机械基础M. 北京：化学工业出版社，2021.2 全国化工设备技术中心站.化工设备图样技术要求2000 版S 3 GB150.14-2021. 压力容器 S4 郑晓梅 .化工工程制图化工制图 M 北京：化学工业出版社，2002. 5 JB/T4710-2005. 钢制塔式容器 S 6 天津高校化工原理教研组，化工原理课程设计，天津科学技术出版社，19947 化学工程手册编辑委员会，化学工程手册（第13 篇）汽液传质设备 . 化学工业出版社， 19878 路秀林，王者相等.塔设备 .北京：化学工业出版社
8、， 20049 陈敏恒，丛德兹等.化工原理 上、下册 其次版 .北京：化学工业出版社， 200010 柴诚敬、王军等化工原理课程设计，天津科学技术出版社2006 年.11 王存文、孙伟 化工原理试验与数据处理，化工工业出版社2021 年12 陈英南、刘玉兰常用化工单元设备地设计，华东理工高校出版社2005 年13 王明辉化工原理单元过程课程设计，化学工业出版社2002 年14 任晓光 主编 化工原理课程设计指导化学工业出版社 2021.215 中华人民共和国行业标准，HG20583-98 钢制化工容器结构设计规定，199816 中华人民共和国行业标准，HG20593-97 钢制管法兰、垫片、紧
9、固件，199717 化工工艺制图周大军、揭嘉化工工业出版社， 200618 化工工艺设计手册中国石化集团上海工程有限公司，化学工业出版社2003. 819 化学工程师手册机械工业出版社， 2001.120 刘光启 ,马连湘 ,刘杰 .化学化工物性数据手册 有机卷 .北京 :化学工业出版社 ,200221 张受谦 .化工手册 上卷 .济南 : 山东科学技术出版社 ,198622 张受谦 .化工手册 下卷 .济南 : 山东科学技术出版社 ,198423 路秀林，王者相 .塔设备 .北京：化学工业出版社， 200424 贺匡国 .化工容器及设备简明设计手册.北京：化学工业出版社,200225 北京化
10、工讨论院 “板式塔 ”专题组，浮阀塔 M 北京：燃料化学工业出版社，197526 王松汉主编：石油化工设计手册，化学工业出版社，200227 卢焕章主编 .石油化工基础数据手册.化学工业出版社， 2006.28 时钧，汪家鼎，余国琮，陈敏恒主编. 化学工程手册 上卷 . 北京：化学工业出版社2002.129 刘光启 ,马连湘 ,刘杰 .化学化工物性数据手册 无机卷 .北京 :化学工业出版社 ,2002欢迎下载精品学习资源设计条件：（三）、设计任务：设计一分别甲苯-乙苯混合物地连续精馏塔（四）、设计参数： 原料液地处理量：8.0万 t/a： 0.35甲苯质量分数 塔板形式：浮阀原料液组成 设计条
11、件：操作压力 4kPa塔顶产品出料管表压 ； 4kPa（釜液出料管表压）；4kPa（进料管表压）进料热状况泡点回流比自选单板压降 0.7kPa年工作时间300 天（ 24 小时连续生产） 建厂地址六盘水地区（五）、设计指标：塔顶馏出液组成（质量分数）：0.96塔底釜液组成（质量分数）：0.02（六）、设计工程：1. 设计方案简介：对确定地工艺流程、塔及塔板类型进行简要论述；2. 精馏塔塔径、塔高及塔板主要工艺尺寸地运算；3. 帮助设备地运算及选型；4. 绘制精馏工艺流程图（ 2 号）及精馏塔工艺条件图2 号；5. 对本设计地评述 .其次章 精馏塔地工艺运算一、精馏塔地物料衡算 一、原料液及塔顶
12、、塔底产品地摩尔分率甲苯地摩尔质量 MA=92.13 kg/kmol乙苯地摩尔质量 MB=106.16 kg/kmol欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源X0.35 / 92.13F0.383欢迎下载精品学习资源0.35 / 92.130.65 / 106.16欢迎下载精品学习资源x0.96/92.13D0.964欢迎下载精品学习资源0.96/92.130.04/106.16欢迎下载精品学习资源x0.02/92.13W0.02298欢迎下载精品学习资源0.02/92.130.98/106.16（二）、物料衡算对于甲苯 -乙苯双组分地连续精馏塔，依据总物料衡算及甲苯地物料衡算可求得馏出液流率
13、D及残液流率 W.欢迎下载精品学习资源进料流量 F=8000010（30.35/92.13300 * 240.65/106.1 6）72.22 kmol/h欢迎下载精品学习资源FDWDW72.22欢迎下载精品学习资源Fx FDx DWxW0.964D0.02298W27.66欢迎下载精品学习资源联立解得 D=35.55 kmol/h, W=37.67 kmol/h二、塔板数地确定（一）、理论板层数NT 地求取表 1 按托尼方程常数Antoine物质ABC温度范畴甲苯6.079541344.8219.4826 137乙苯6.082081424.255213.0626 163相对挥发度表 2甲苯乙
14、苯气液平稳欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源相对挥发度由文献 1 中苯与甲苯地汽 -液平稳组成可以找出10m1210 算出欢迎下载精品学习资源t/110.62113116119122Po101.3089108.3452117.7550127.7931138.4878Po48.071251.761156.731862.077067.8163x1.00000.87550.73030.59690.4738y1.00000.93640.84900.75300.6477t/125128131134136.324Po149.8675161.9614174.7988188.4096199.5043Po
15、73.970080.559087.604495.1280101.2991x0.36010.25480.15710.06620.0000y0.53270.40740.27100.12310.0000=pA可得A BA B1PB123456789102.10742.09322.07562.05862.04212.02612.01051.99531.98061.9695欢迎下载精品学习资源从而推出m2.035欢迎下载精品学习资源（二）、确定操作地回流比RX F欢迎下载精品学习资源因 q=1、xe=xf=0.383 y e11 X F=0.5581 故有：欢迎下载精品学习资源Rminx D - y e
16、0.9640.55812.318欢迎下载精品学习资源yexe0.55810.383欢迎下载精品学习资源而一般情形下 R=1.1 2Rm ,考虑到精馏段操作线离平稳线较近，故取实际操作地回流比为最小回流比地 2 倍.即： R=2Rm=4.636欢迎下载精品学习资源所以平稳线方程yx11 x2.305 x 11.305x欢迎下载精品学习资源（三） .求精馏塔地气液相负荷欢迎下载精品学习资源LRD4.63635.55164.81kmol / h欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源VR1 D4.636135.55200.36kmol / h欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源LLF164.81
17、72.22237.03kmol / h欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源V V200.36kmol / h欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源（四）、操作线方程 精馏段操作线方程为：yn 1Rx DxnR1R14.636xn4.63610.9644.6361欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源yn 10 .823 xn0.171欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源提馏段操作线方程为：yn 1LxnV- WxwV237.03xn200.36- 37.67200.360.022981.183xn- 0.0043欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源y1xDx1y111x12.0
18、35x1x111.035x1y11xD2.0350.9641.0350.9640.929欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源y20.8230.9290.1710.936欢迎下载精品学习资源xy221 y22.0350.9361.0350.9360.878欢迎下载精品学习资源同理可算出如下值：欢迎下载精品学习资源y30.894 x30.805y40.833; x40.711y50.756; x50.603y60.667; x60.495y70.578; x70.402y80.501x 80.330x f0.383欢迎下载精品学习资源所以第8块板上进料，以后将数据代入提馏段方程中；欢迎下载精品
19、学习资源欢迎下载精品学习资源y9y10 y11 y12 y131.1830.3300.00430.386; x80.273; x100.1550.179; x110.0960.109; x120.0560.061; x130.0302.0350.3861.0350.3860.235欢迎下载精品学习资源y140.031,； x 140.0154xw0.02298欢迎下载精品学习资源（五）、所以总理论板数为NT14 块（包括再沸器），第8 块板上进料 .欢迎下载精品学习资源求实际踏板数查地 ET =0.6 精馏段： Np1=NT1/0.6=14 ，取 Np1=14 块；提留段： NP2=NT2/0
20、.6=10 ；取 Np2=10 块；总塔板数： NP=Np1+Np2=24 块三、塔地操作工艺条件及相关物性数据地运算（一）、操作压力计算塔顶操作压力：PD 101.325+4=105.325 kPa每层塔板压降：取P0.7kPa进料板压力：PF 101.325+4 0.7 14115.325 kPa塔底操作压力：PW105.3250.7 24122.12kPa精馏段平均压力：Pm1（ 105.325115.325） /2 110.325 kPa提馏段平均压力：Pm2（ 115.325 122.325） /2 118.825 kPa（二）、操作温度运算欢迎下载精品学习资源查温 度 - 组 成
21、图 可 得 相 应 温 度 如 下 ： 塔 顶 温 度： TD 112.4 进料板温度 ： TF 122.5 塔底温度：TW134.83精馏段平均温度 ： Tm1 （ 112.4 122.5） /2 = 117.45 提馏段平均温度 ： Tm2 （ 122.4 134. 83） /2 = 128.61 （三）、平均摩尔质量计算精馏段摩尔质量:1由拉格朗日插入法得：欢迎下载精品学习资源气相组成：x1 :119116117.45116 , x0.687欢迎下载精品学习资源0.59690.7303x10.7303欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源液相组成：y1 :119116117.35116
22、 , y0.818欢迎下载精品学习资源10.75300.8490y10.8490欢迎下载精品学习资源0.686292.1310.6862106.1695.544 kg/kmol0.8173 92.1310.8173106.1694.692 kg/kmolM VDmM LDm2提馏段平均摩尔质量:欢迎下载精品学习资源气相组成：x2 :131128128.61128 , x0.188欢迎下载精品学习资源0.15710.2548x20.2548欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源液相组成：y2 :131128128.61.61128 , y0.313欢迎下载精品学习资源0.27160.4074y
23、20.4074欢迎下载精品学习资源2M Vm20.188 *92.131 - 0.188 * 106.16103.5534kg/kmol欢迎下载精品学习资源M Lm20.313* 92.1310.313 * 106.16101.7753 kg/kmol欢迎下载精品学习资源（四）、平均密度运算由于已查得液相甲苯、乙苯在某些温度下地密度（如表3），欢迎下载精品学习资源1液相平均密度用aAaB运算（ 式中 a 表示质量分数） .欢迎下载精品学习资源气相平均密度用mABT0PMV运算22.4TP0欢迎下载精品学习资源表 3液相甲苯、乙苯在某些温度下地密度.液相甲苯、乙苯在某些温度下地密度.温度T/ 6
24、0708090100甲苯829.3819.7810800.2790.3乙苯831.8822.8813.6804.5795.2温度T/ 110120130140150甲苯780.3770759.5748.8737.8乙苯785.8776.2766.6756.7746.6 kg/m3 kg/m3求得在平均温度下甲苯和乙苯地密度欢迎下载精品学习资源Tm1 = 117.45 ，120770110780.3117.45甲苯110，甲苯780.3773.19kg/m3欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源120110117.45110776 .2758.8乙苯758.8， 乙苯776.08816kg/m
25、3欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源甲苯同理： Tm2 = 128.61 ，755.36kg/m3，欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源乙苯764.25kg/m3欢迎下载精品学习资源精馏段液相平均密度 :气相平均密度运算V273.15*95.5442.7846kg/m3欢迎下载精品学习资源22.4 *273.15116.9915欢迎下载精品学习资源液相平均密度运算欢迎下载精品学习资源10.8173 *92.13 / 0.8173*92.13106.1610.817310.795176欢迎下载精品学习资源L1773.19779.08816欢迎下载精品学习资源L1775.34kg/m3欢
26、迎下载精品学习资源提馏段液相平均密度 :气相平均密度运算V273.15 * 103.540782.89kg/m3欢迎下载精品学习资源22.4 *273.15130.0915欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源液相平均密度运算10.313 * 92.13 / 0.313 *92.13106.1610.31310.283096欢迎下载精品学习资源L 2755.36764.25欢迎下载精品学习资源L 2762.33kg/m3欢迎下载精品学习资源（五）、液体平均表面张力运算由于已查得液相甲苯、乙苯在某些温度下地表面张力（如表4），将其以 T 为 x 轴、 为 y 轴分别绘制出甲苯、乙苯地温度- 表
27、面张力曲线图（如图4） .故甲苯、乙苯纯组分在本设计所涉及地温度范畴内地表面张力可用下式求得：甲苯A=-0.1053T 30.095乙苯 B=-0.1016T 31.046欢迎下载精品学习资源而液相平均表面张力用nLmxii1i 运算欢迎下载精品学习资源表 4 甲苯、乙苯在某些温度下地表面张力甲苯、乙苯在某些温度下地表面张力（温度 T60708090100甲苯23.9422.8121.6920.5919.49表面张力 mN/m乙苯25.0123.9622.9221.8820.85温度 T110120130140150表面张力 mN/m甲苯18.4117.3416.2715.2314.19欢迎下
28、载精品学习资源乙苯19.8318.8117.8116.8215.831、塔顶液相平均表面张力地计算由TD112.4得：欢迎下载精品学习资源 DA=-0.1053 DB=-0.1016112.4 30.095=18.229 mN/m112.4 31.046=18.676 mN/m欢迎下载精品学习资源 Dm=0.9945 18.2291-0.994519.7904=17.42mN/m2、进料板液相平均表面张力地计算由 TF 122.5 得： FA=-0.1053 FB=-0.1016 Fm=0.43443、塔122.5 30.095=17.23mN/m122.531.046=18.74 mN/m
29、17.23（ 10.4344） 18.5289=17.71 mN/m底液相平均表面张力地计算由TW134.83得： WA=-0.1053134.8330.095=15.47mN/m WB=-0.1016134.8331.046=17.035 mN/m甲苯0.3730.340.3110.2860.264乙苯0.4260.3880.3540.3250.3甲苯0.2450.2280.2130.20.188乙苯0.2780.2590.2420.2260.213欢迎下载精品学习资源Tm1 = 117.45 ，,A0.2421 mPas欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源 Wm=0.02298 15.
30、67071-0.0229817.0355=17.103mN/m4 、精馏段液相平均表 Lm1= Dm Fm/2=（ 17.42 17.71/2=17.56mN/m5 、提馏段液相平均表 Lm2= Fm Wm/2=（ 17.42 17.103/2=17.26 mN/m（六）、液体平均粘度运算表 5 甲苯、乙苯在某些温度下地粘度甲苯、乙苯在某些温度下地粘度（）温度 T/60708090粘度（ mPas）温度 T/110120130140粘度（ mPas）120110117.451100.2280.245A0.245120110117.451100.2590.278B0.278同理； Tm2 = 1
31、38.61 时，A0.21375 mPas， B0.24253 mPas精馏段液相平均粘度面张力面张力100150：,B0.2662mPas欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源1A y1B 1y1 0.2421* 0.81730.2662* 0.18270.2436mPas欢迎下载精品学习资源（七）提馏段液相平均粘度：欢迎下载精品学习资源2A y2B 1y2 0.21288* 0.3127250.24185* 0.6872750.23279 mPas欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源精馏段质量流量： L1M L1L94.692* 164.814.33 kg/s欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源V1M V1V95.544 * 200.365.31 kg/s欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源体积流量 :LS1L14.33L1775.340.00553m3 / s欢迎下载精品学习资源VS1V15.31V 12.78461.906m3 / s欢迎下载精品学习资源提馏段质量流量： L2M L 2L101.7733* 164.814.65kg/s欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源V2M V 2V103.55 *200.365.67 kg/s欢迎下载