F1浮阀精馏塔的设计(3万吨)

湖北理工学院课程设计化工原理课程设计题目：F1浮阀精馏塔的设计教学院：化学与化工学院专业：应用化工技术学号：201430820103、05、12、25班级：2014级（1）班学生姓名：陈冰冰、陈行龙、韩林强、苑振国指导教师：胡艳辉2016年6月13日湖北理工学院课程设计目录化工原理课程设计任务书.....................................1第1章基础数据............................................31.1组分的饱和蒸汽压...................................31.2组分的液相密度.....................................41.3组分的表面张力.....................................41.4液体粘度...........................................41.5苯-甲苯的摩尔定比容.................................41.6苯-甲苯的汽化潜热...................................51.7苯-甲苯汽液平衡数据.................................5第2章设计方案的确定......................................62.1概述...............................................62.2工艺流程及说明.....................................6第3章物料衡算及塔板数的确定..............................73.1精馏塔的物料衡算...................................73.2理论塔板数的求取....................................7第4章塔的操作工艺条件及相关物性数据的计算...............104.1各种定性温度......................................104.2平均摩尔质量......................................104.3平均密度..........................................10第5章塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算.....................13湖北理工学院课程设计5.1塔径...............................................135.2溢流装置..........................................145.3塔板布置..........................................155.4开孔数和开孔率....................................16第6章塔板上的流体力学验算...............................186.1气体通过筛板压降的验算............................186.2雾沫夹带量的验算..................................196.3漏液的验算.........................................196.4液泛的验算........................................19第7章塔板负荷性能图....................................217.1液沫夹带线........................................217.2液泛线............................................217.3液相负荷上限线....................................227.4漏液线............................................227.5液相负荷下限线....................................227.6操作线与操作弹性..................................237.7作图..............................................23第8章塔的附属设备选型...................................268.1接管..............................................268.2塔总体高度的计算..................................27结束语....................................................29湖北理工学院课程设计1参考文献..................................................30符号说明..................................................31对设计过程的评述和有关问题的讨论........................................................32湖北理工学院课程设计绪论1精馏及精馏流程精馏是多级分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。因此可是混合物得到几乎完全的分离。精馏可视为由多次蒸馏演变而来的。精馏操作广泛用于分离纯化各种混合物，是化工、医药、食品等工业中尤为常见的单元操作。化工成产中，精馏主要用于以下几种目的:1)获得馏出液塔顶的产品；2)将溶液多级分离后，收集馏出液，用于获得甲苯，氯苯等；3)脱出杂质获得纯净的溶剂或半成品，如酒精提纯，进行精馏操作的设备叫做精馏塔。精馏过程中采用连续精馏流程，原料液经预热器加热到指定温度后，送入精馏塔的进料板，在进料板上与自塔顶上部下降的回流液体汇合后逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品，部分汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却后被送出作为塔顶产品。根据精馏原理可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，必须同时拥有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还有配原料液，预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。2精馏的分类按操作方式可分为:间歇式和连续式，工业上大多数精馏过程都是采用连续稳定的操作过程中的精馏操作大多数是分离多组分溶液。多组分精馏的特点：1)能保证产品质量，满足工艺要求，生产能力大；2)流程短，设备投资费用少；3)耗能量低，收率高，操作费用低；4)操作管理方便。湖北理工学院课程设计3精馏操作的特点从上述对精馏过程的简单介绍可知，常见的精馏塔的两端分别为汽化成分的冷凝和液体的沸腾的传热过程，精馏塔也就是一种换热器。但和一般的传热过程相比，精馏操作又有如下特点：1)沸点升高精馏的溶液中含有沸点不同的溶剂，在相同的压力下溶液的蒸汽压较同温度下纯溶剂的汽化压低，使溶液的沸点高于醇溶液的沸点，这种现象称为沸点的升高。在加热汽化温度一定的情况下，汽化溶液时的传热温差必定小于加热纯溶剂的纯温差，而且溶液的浓度越高，这种影响也越显著。2)物料的工艺特性精馏溶液本身具有某些特性，如某些物料在加入到溶液中时可与溶液中的某一组分或几组分形成恒沸液等。如何利用物料的特性和工艺要求，选择适宜的精流流程和设备是精馏操作彼此需要知道和必须考虑的问题。3)节约能源精馏汽化的溶剂量较大，需要消耗较大的加热蒸汽。如何充分利用热量提高加热蒸汽的利用率是精馏操作需要考虑的另一个问题。4塔板的类型与选择塔板是板式塔的主要构件，分为错流式塔板和逆流式塔板两类，工业应用以错流式塔板为主，常用的错流式塔板有：泡罩塔板、筛孔塔板和浮阀塔板。我们应用的是浮阀塔板，因为它是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两种塔板的优点。它具有结构简单，制造方便，造价低；塔板开孔率大，生产能力大；由于阀片可随气量变化自由升降故操作弹性大，因上升气流水平吹入液层，气液接触时间较长，故塔板效率较高。湖北理工学院课程设计1化工原理课程设计任务书一、课程设计题目：F1型浮阀精馏塔的设计二、设计要求1、设计一座苯-甲苯连续精馏塔，具体工艺参数如下：原料苯的组成：0.4原料处理量：3万t/a产品要求（m/m）：xD=0.998，xW=0.012、操作条件塔顶压力：4KPa进料热状况：泡点进料回流比：自选单板压降：0.7kPa全塔效率：ET＝52％加热方式：间接蒸气加热冷凝方式：全凝器，泡点回流年操作时数：300天/每天24小时连续工作7200h3、塔板类型浮阀塔板（F1重阀）三、设计内容1、精馏塔的物料衡算2、塔板数的确定湖北理工学院课程设计23、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算4、精馏塔的塔体工艺尺寸计算5、塔板工艺尺寸计算6、塔板的流体力学验算7、塔板的负荷性能图8、精馏塔接管尺寸计算9、绘制带控制点的生产工艺流程图(2号图纸)10、对设计过程的评述和有关问题的讨论四、设计说明书1、封面2、目录3、绪论4、工艺流程5、设备及操作条件6、塔工艺和设备设计计算7、塔机械结构和塔体附件及附属设备选型和计算8、设计结果概览9、附录10、主要符号说明11、参考文献12、附图五、参考书目湖北理工学院课程设计31、上海化学工业设计院，《化工工艺设计手册》2、贾绍义，柴诚敬.化工原理课程设计[M],天津：天津大学出版社，20023、童景山.流体的热物理性质[M]，中国石化出版社，19964、夏清，陈常贵.《化工原理》[M]，天津大学出版社，20055、李功样，陈兰英，崔英德.《常用化工单元设备设计》[M]，华南理工大学出版社，2003第1章基础数据1.1组分的饱和蒸汽压表[1]1.1组分的饱和蒸汽压ip（kpa）温度/C80.284.188.092.096.0100.0104108110.4苯101.33113.59127.59143.72160.52179.19199.32221.19233.05甲苯39.9944.450.657.665.6674.5383.3393.93101.3湖北理工学院课程设计41.2组分的液相密度1.3组分的表面张力表[1]1.3组分的表面张力σ（mN/m）温度℃8090100110120苯mN/m21.2720.6618.8517.6616.49甲苯mN/m21.6920.5919.9418.4117.311.4液体粘度表[1]1.4液体粘度)(smPa温度℃8090100110120苯mPa.s0.3080.2790.2550.2330.215甲苯mPa.s0.3110.2860.2640.2540.2281.5苯-甲苯的摩尔定比热容表[1]1.5苯-甲苯的摩尔定比热容温度/C050100150苯kJ/（kmol.k）72.789.7104.8118.1甲苯kJ/（kmol.k）93.3113.3131.0146.6湖北理工学院课程设计51.6苯-甲苯的汽化潜热表[1]1.6苯-甲苯的汽化潜热温度/C20406080100120苯kJ/kg431.1420.0407.7394.1379.3363.2甲苯kJ/kg412.7402.1391.0379.4367.1354.21.7苯-甲苯汽液平衡数据表[2]1.7苯-甲苯汽液平衡数据平衡温度t(℃)液相苯x气相苯y平衡温度t(℃)液相苯x气相苯y110.560.000.0090.1155.075