50-王亚敏-课程设计

河北工业职业技术学院2011级化学工程与工艺专业化工原理课程设计说明书河北工业职业技术学院化工原理课程设计说明书设计题目苯和氯苯二元混合物精馏系别环境与化学工程系专业年级12级化学工程与工艺专业设计者王亚敏学号50指导教师周长丽职称教授日期2014-12-19河北工业职业技术学院2011级化学工程与工艺专业化工原理课程设计说明书化工原理课程设计任务书一、设计题目试设计一座苯—氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯。原料液年处理量为65000吨，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。原料液中含氯苯为（38%、35%、40%）（以上均为质量%）。二、操作条件1.塔顶压强4kPa（表压）；2.进料热状况，自选3.回流比，自选4.塔釜加热蒸汽压力0.5MPa（表压）；5.单板压降不大于0.7kPa；6.年工作日300天，每天24小时连续运行。三、设计内容1.设计方案的确定及工艺流程的说明；2.塔的工艺计算；3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算；4.塔内流体力学性能的设计计算；5.塔板负荷性能图的绘制；6.塔的工艺计算结果汇总一览表；7.生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制；8.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。四、任务安排6组60000t/a7组65000t/a8组70000t/a五、基础数据1.组分的饱和蒸汽压ip（mmHg）温度，（℃）8090100110120130131.8ip苯760102513501760225028402900氯苯1482052934005437197602.组分的液相密度ρ（kg/m3）河北工业职业技术学院2011级化学工程与工艺专业化工原理课程设计说明书温度，（℃）8090100110120130ρ苯817805793782770757氯苯1039102810181008997985纯组分在任何温度下的密度可由下式计算苯tA187.1912ρ推荐：tA1886.113.912ρ氯苯tB111.11127ρ推荐：tB0657.14.1124ρ式中的t为温度，℃。3.组分的表面张力σ（mN/m）温度，（℃）8085110115120131σ苯21.220.617.316.816.315.3氯苯26.125.722.722.221.620.4双组分混合液体的表面张力mσ可按下式计算：ABBABAmxxσσσσσ（BAxx、为A、B组分的摩尔分率）4.氯苯的汽化潜热常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol。纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示：38.01238.012ttttrrcc（氯苯的临界温度：C2.359ct）5.其他物性数据可查化工原理附录。河北工业职业技术学院2011级化学工程与工艺专业化工原理课程设计说明书目录一、前言.........................................错误!未定义书签。二、产品与设计方案简介...........................错误!未定义书签。（一）产品性质、质量指标........................错误!未定义书签。（二）设计方案简介..............................................2（三）工艺流程及说明............................................2三、工艺计算及主体设备设计.......................................3（一）全塔的物料衡算............................................31料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率..............................32平均摩尔质量................................................33料液及塔顶底产品的摩尔流率..................................3（二）塔板数的确定..............................................31理论塔板数的求取............................................32实际塔板数..................................................41）全塔效率………................................................................................42）实际塔板数……................................................................................5（三）塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算................51平均压强....................................................52平均温度....................................................53平均分子量..................................................64平均密度....................................................65液体的平均表面张力..........................................76液体的平均粘度..............................................7（四）精馏段的汽液负荷计算......................................8（五）塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算............................81塔径........................................................82塔板工艺结构尺寸的设计与计算................................93塔高….................................................................................................13（六）塔板上的流体力学验算.....................错误!未定义书签。4河北工业职业技术学院2011级化学工程与工艺专业化工原理课程设计说明书1气体通过筛板压降和的验算...................错误!未定义书签。42雾沫夹带量的验算...........................错误!未定义书签。53漏液的验算.................................错误!未定义书签。54液泛的验算.................................错误!未定义书签。6（七）塔板负荷性能图...........................错误!未定义书签。61雾沫夹带线（1）...........................错误!未定义书签。62液泛线（2）...............................错误!未定义书签。73液相负荷上限线（3）.......................错误!未定义书签。84漏液线（气相负荷下限线）（4）.............错误!未定义书签。85液相负荷下限线（5）.......................错误!未定义书签。9（八）精馏塔的设计计算结果汇总一览表...........................20（九）精馏塔的附属设备与接管尺寸的计算.........................21（十）主要符号说明.............................................22四、对设计过程的评述和感受.......................................23河北工业职业技术学院2011级化学工程与工艺专业化工原理课程设计说明书第1页共23页苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计计算书一前言课程设计是本课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性、学习化工设计基本知识的初次尝试。通过课程设计，要求学生能综合利用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工工程设计的初步训练。通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。课程设计是增强工程观念，培养提高学生独立工作能力的有益实践。本设计采用连续精馏分离苯-氯苯二元混合物的方法。连续精馏塔在常压下操作，被分离的苯-氯苯二元混合物由连续精馏塔中部进入塔内，以一定得回流比由连续精馏塔的塔顶采出含量合格的苯，由塔底采出氯苯。氯苯纯度不低于99.8%，塔顶产品苯纯度不低于98%（质量分数）。高径比很大的设备称为塔器。塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。它可使气（或汽）液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。常见的、可在塔设备中完成的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却与回收，气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。在化工或炼油厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量质量生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面都有重大的影响。据有关资料报道，塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的较大比例。因此，塔设备的设计和研究，受到化工炼油等行业的极大重视。作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气（汽）液两相充分接触，以获得较高的传质效率。此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑下列各项传质效率。此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑下列各项要求：（1）生产能力大．在较大的气（汽）液流速下，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏正常操作的现象。（2）操作稳定、弹性大。当塔设备的气（汽）液负荷量有较大的波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作。并且塔设备应保证能长期连续操作。（3）流体流动的阻力小。即流体通过塔设备的压力降小。这将大大节省生产中的动力消耗，以及降低经常操作费用。对于减压蒸馏操作，较大的压力降还使系统无法维持必要的真空度。（4）结构简单、材料耗用量小、制造和安装容易。这可以减少基建过程中的投资费用。（5）耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。事实上，对于现有的任何一种塔型，都不可能完全满足上述所有要求，仅是在某些方面具有独到之处．根据设计任务书，此设计的塔型为筛板塔。筛板塔是很早出现的一种板式塔。五十年代起对筛板塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。与泡罩塔相比，筛板塔具有下列优点：生产能力大20－40%，塔板效率高10－15%，压力降低30－50%，而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装、维修都较容易。从而一反长期的冷落状况，获得了广泛应用。近年来对筛板塔盘的研究还在发展，出现了大孔径筛板（孔径可达20－25mm），导向筛板等多种形式。筛板塔盘上分为筛孔区、无孔区、溢流堰及降液管等几部分．工业塔常用的筛孔孔径为3－8mm，按正三角形排列．空间距与孔径的比为2.5－5．近年来有大孔径（10－25mm）筛板的，它具有制造容易，不易堵塞等优点，只是漏夜点低，操作弹性小。河北工业职业技术学院2011级化学工程与工艺专业化工原理课程设计说明