吉林化工学院化工原理课程设计
吉林化工学院
化 工 原 理 课 程 设 计
处理量70kmol/h
题目 苯-甲苯二元物系浮阀式精馏塔的设计
教 学 院：化学与制药工程学院
专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 王卫东
2013年6月 15日
化工原理课程设计任务书
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吉林化工学院化工原理课程设计
（一） 设计题目
苯—甲苯二元物系浮阀式精馏塔的设计 （二）设计条件 塔顶压力为常压 处理量：70kmol/h
进料组成：0.40 （摩尔百分率，下同） 塔顶组成：0.98 塔底组成：0.02 进料状态：0.98
塔顶设全凝器，泡点回流 塔釜饱和蒸汽直接加热 回流比 R?(1.1?2.0)Rmi n单板压降 ≤0.7kPa （三）设计内容 (1)确定工艺流程。 (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。 (5)精馏塔塔体工艺尺寸的计算。 (6)塔板板面布置设计。
(7)塔板的流体力学验算与负荷性能图。 (8)精馏塔接管尺寸计算。
(9)塔顶全凝器工艺设计计算和选型。 (10)进料泵的工艺设计计算和选型。
(11)带控制点的工艺流程图、塔板板面布置图、精馏塔设计条件图。(12)设计说明书。
目 录
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吉林化工学院化工原理课程设计
摘 要 绪 论
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第一章 设计思路 ---------------------------5
1.1设计流程 -------------------------------5 1.2设计思路 -------------------------------5
第二章 精馏塔的工艺设计 ---------------------------6
2.1 精馏塔物料衡算 2.2 塔板数的确定 第三章 精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 3.1塔的工艺条件及物性数据计算 3.2精馏塔塔体工艺尺寸计算 3.3塔板分布 3.4流体力学核算 --------------------3.5塔板负荷性能图 第四章 辅助设备及型号 4.1热量衡算 4.1塔附件计算 主要符号说明 参考文献 附录（一）基本物性常数 ----------------附录（二）程序 ----------------附录（三）塔条件图 ----------------38 结束语 化工原理课程设计教师评分表
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吉林化工学院化工原理课程设计
摘 要
精馏是一种最常用的分离方法，它依据多次部分汽化、多次部分冷凝的原理来实现连续的高纯度分离。本设计采用浮阀精馏塔，进行甲醇－水二元物系的分离，此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、计算、核算、绘图，从而达到二元物系分离的目的。精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。
通过对精馏塔的工艺设计计算可知：实际塔板数为39块，第19块板进料，最小塔径为1.2 m，塔的实际高度为24.85m。根据所选参数在进行校核可知：精馏段液体在降液管停留时间为19.65s，降液管底隙高度为18mm，操作弹性为3.45。提馏段液体在降液管停留时间为7.95 s，降液管底隙高度为44mm，操作弹性为3.24。这些值都符合实际要求，故所选的物性参数是合理。
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绪 论
精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气、液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合物中各组分的分离。该过程是同时进行传热、传质的过程。为实现精馏过程，必须为该过程提供物流的贮存、输送、传热、分离、控制等的设备、仪表。由这些设备、仪表等构成精馏过程的生产系统，即本次所设计的精馏装置。 浮阀塔是二十世纪五十年代初开发的一种新塔型，其特点是在筛板塔基础上，在每个筛孔处安置一个可上下移动的阀片。当筛孔气速高时，阀片被顶起、上升，孔速低时，阀片因自重而下降。阀片升降位置随气流量大小自动调节，从而使进入液层的气速基本稳定。又因气体在阀片下侧水平方向进入液层，既减少液沫夹带量，又延长气液接触时间，从而收到很好的传质效果。
浮阀有三条带钩的腿，将浮阀放进筛孔后，将其腿上的钩扳转，可防止操作时气速过大将浮阀吹脱。此外，浮阀边沿冲压出三块向下微弯的“脚”。当筛孔气速降低，浮阀降至塔板时，靠这三只“脚”使阀片与塔板间保持2.5mm左右的间隙；在浮阀再次升起时，浮阀不会被粘住，可平稳上升。浮阀塔的生产能力比泡罩塔约大20%～40%，操作弹性可达7～9，板效率比泡罩塔约高15%，制造费用为泡罩塔的60%～80%，为筛板塔的120%～130%。
浮阀一般都用不锈钢制成，国内常用的浮阀有三种，即V-4型、T型与F1型。V-4型的特点是阀孔被冲压成向下弯的喷嘴形，气体通过阀孔时因流道形状渐变可减小阻力。T型阀则借助固定于塔板的支架限制阀片移动范围。三类浮阀中，F1型浮阀最简单，该类型浮阀已被广泛使用。我国已有部颁标准（JB1118—68）。F1型阀又分重阀与轻阀两种，重阀用厚度2mm的钢板冲成，阀质量约33克，轻阀用厚度1.5mm的钢板冲成，质量约25克。阀重则阀的惯性大，操作稳定性好，但气体阻力大，一般采用重阀，只有要求压降很小的场合，如真空精馏时才使用轻阀。
塔顶出料D组成xD 回流L 进料F组成xF
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