填料塔设计(共29页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上 目 录 第一章 前言 4 1.1 塔设备简介4 1.2 设计方案的确定 4 1.2.1 装置流程4 1.2.2 加料方式 4 1.2.3 进料状况4 1.2.4 加热方式4 1.2.5 工艺流程 4 第二章 苯和氯苯的物理性质 5 2.1 苯和氯苯的物理性质 5 2.2 苯和氯苯气液相平衡数据 5 2.3 组成饱和蒸汽压 6 2.4 液相密度 6 2.5 液相黏度6 2.6 温度表面张力 7 第三章 苯氯苯填料塔设计计算 7 3.1 精馏塔物料衡算 7 3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 7 3.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 7 3.1.3
2、 料液及塔顶底产品的摩尔流量 8 3.2 塔板数的确定 8 3.2.1 进料热状况的求取 83.2.2 确定操作的回流比R 10 3.2.3 理论塔板数的求取 10 3.2.4 精馏塔操作线方程11 3.3 实际塔板数 11 3.3.1 全塔效率11 3.3.2 实际塔板数12 3.4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算12 3.4.1 操作压力计算12 3.4.2 操作温度计算 12 3.4.3 平均摩尔质量计算12 3.4.4 平均密度计算 13 3.4.5 液体平均比表面张力计算15 3.4.6 液体粘度 16第四章 塔体工艺尺寸计算18 4.1 填料的选择18 4.2 塔径的确定19
3、 4.3 填料层高度计算21 4.4 填料层压降21第五章 校核22专心-专注-专业 5.1 载点、泛点校核22 5.2 液体喷淋密度的验算22第六章 附属设备及主要附件的选型计算23 6.1 冷凝器23 6.2 加热器23 6.3 填料支撑装置24 6.4 填料压紧装置24 6.5 液体分布装置24 6.5.1 液体分布器的选型24 6.5.2 分布点密度计算24 6.5.3 布液计算24 6.6 除沫器25第七章 填料塔设计结果汇总25 7.1 物料衡算表25 7.2 精馏塔工艺条件及有关物性数据表25 7.3 塔主要设计参数表27第八章 设计过程的评述和讨论27 8. 1 过程评述与讨论
4、27 8. 2 结束语27 8.3 符号说明28参考文献29 第一章 前言 1.1塔设备简介 塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一,最常见的塔设备为板式塔和填料塔两大类。填料塔是一类用于气液和液液系统的微分接触传质设备,主要由圆筒形塔底和对方在塔内对传质起关键作用的填料等组成,本设计采用填料精馏塔分离苯和氯苯,且所用填料为散装填料。 1.2设计方案的确定 1.2.1装置流程本任务是分离苯氯苯混合物。对二元混合物的分离,应采用连续精馏流程,本设计采用填料塔连续精馏。1.2.2加料方式 本任务采用高位槽加料方式,通过控制液位高度,可以得到稳定的流量和流速。1.2.3进料状况设计中采
5、用冷液进料,冷液进料,当组成一定时,流量一定,对分离有利,节省加热费用,同时理论板数也相应减少。1.2.4加热方式采用间接蒸汽加热,比直接蒸汽加热要好,使釜液部分汽化,维持原来的温度以减少理论板数。1.2.5工艺流程 在圆筒塔底的下部,设置一层支撑板,支撑板上填充一定高度的填料。液体由上部入口管进入经分布器喷淋至填料上,在填料的空隙中通过,并润湿填料表面形成流动的液膜液体流经填料后经排出管取出。液体再填料层中有顷向于塔壁的流动,故填料层较高时,常将其分段,两段之间设置液体再分器,以利于液体的重新分布。气体在支撑板下方入口管进入塔内,在压强差的推动下,通过填料间的空隙由塔的顶部排出管排出。填料层
6、内气液两相呈逆流流动,相际间的传质通常是在填料表面的液体与气相间的界面上进行,两相的组成沿塔高连续变化。工艺流程草图如下:35%氯苯原料储存原料预热精馏再沸98%氯苯 储存分配冷凝冷却98%苯储存冷却 第二章 苯和氯苯的物理性质 2.1苯和氯苯的物理性质表1.1苯和氯苯的物理性质项目分子式相对分子质量沸点临界温度/。c临界压力/kpa苯 (A)C6H67811801288568334氯苯(B)C6H5 Cl112.56131.8359.24520 2.2苯氯苯气液相平衡数据 表1.2苯氯苯的气液相平衡数据沸点温度t苯的组成沸点温度t苯的组成液相气相液相气相80.11.0001.0001200.
7、1270.376900.6770.9131300.0191000.4420.785131.80.0000.0001100.2652.3组成饱和蒸汽压 表1.3苯氯苯的组成饱和蒸气压温度8090100110120130131.8苯760102513501760225028402900氯苯148205293400543719760 2.4液相密度 表1.4 苯氯苯的液相密度温度8090100110120130苯817805793782770757氯苯10391028101810089979852.5液相黏度表1.5苯氯苯液体粘度温度()6080100120140苯(MP.S)0.3810.3080
8、.2550.2150.184氯苯(MP.S)0.5150.4280.3630.3130.274 2.6温度表面张力表1.6苯-氯苯温度表面张力关系表温度020406080100120140氯苯表面张力32.830.4928.2125.9623.7521.5719.4217.32苯表面张力 31.6028.8026.2523.7421.2718.8516.4914.17 第三章 苯氯苯填料塔设计计算3.1精馏塔物料衡算(以轻组分计算)3.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量 = 氯苯的摩尔质量 = 3.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 3.1.3料液及塔顶底产品的摩尔流量
9、要求年处理苯氯苯混合液10万吨/年,(开工率300天/年,24小时/天)原料处理量: 总物料衡算: F=D+W (1)易挥发组分物料衡算: 0.728F=0.986D+0.0286W (2)联立(1)、(2)得 D=115.98 W=42.79 3.2塔板数的确定 3.2.1进料热状况的求取 利用平衡数据在坐标纸上会平衡曲线及对角线,如图3-2所示。在图上定出点、点和点 由图3-2查出进料组成时溶液的泡点为平均温度 已知操作条件下苯的汽化热为,氯苯的汽化热为 = 液体比热容温度关联式 对苯: 计算可得 对氯苯: 计算可得 故原料液的平均比热容为: 所以 从点作斜率为的直线,即得线。线与平衡线交
10、于点 3.2.2确定操作的回流比R 最小回流比: 考虑到精馏段操作线离平衡线较近,故取实际操作的回流比为最小回流比的2倍,即:利用平衡数据,在直角坐标系上会平衡曲线及对角线,如图32所示,在图上顶点出点、点和点三点。精馏段操作线截距在轴上定点出,连接,即得到精馏段操作线;交线方程于一点,连接,即得到提馏段操作线。 3.2.3理论塔板数的求取 (1). 苯氯苯物系属于理想物系,自点开始在操作线和平衡线之间绘梯级,图解求取理论板数。 总理论板层数 块 取块(不包括再沸器) 精馏段 块 提馏段 块 第块为加料板位置 3.2.4精馏塔操作线方程 精馏段操作线方程 馏段操作线方程 3.3实际塔板数 3.
11、3.1全塔效率选用公式计算,该式适用于液相粘度的烃类物系,式中的为全塔平均温度下以进料组成表示的平均粘度。塔的平均温度为(取塔顶底的算术平均值),查液体年度共线图得: 故 3.3.2实际塔板数(近似取两段效率相等) 精馏段 块 取块 提馏段 块 取块 块 3.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 3.4.1操作压力计算塔底压力为 每层塔板压降 进料板压力塔顶操作压力 精馏段平均压力 提馏段平均压力 3.4.2操作温度计算 依据操作压力,由泡点方程通过试差法,计算出泡点温度,其中苯、氯苯的饱和蒸汽压由安托尼方程计算,计算结果如下:塔顶温度: 进料板温度: 塔底温度: 精馏段平均温度: 提馏段平
12、均温度: 全塔平均温度: 3.4.3平均摩尔质量计算 塔顶平均摩尔质量计算 由查平衡曲线图得 进料板平均摩尔质量计算 由图解理论板得查平衡曲线图得 塔底平均摩尔质量计算 由图解理论板得,查平衡曲线得精馏段平均摩尔质量计算 提馏段平均摩尔质量 3.4.4平均密度计算(1)气相平均密度计算 由理想气体状态方程计算,即精馏段: 提馏段: (2)液相平均密度计算 液相平均密度依下式计算,即 由苯氯苯温度密度关系表,可做出其液相密度图,做出其液相密度图如下: 表341苯氯苯温度密度关系表 表达式为 当时, 当时, 当时, 由 得知 塔顶: 进料板:液相的质量分率: 塔底:所以精馏段液相的平均密度: 提馏
13、段液相的平均密度: 3.4.5液体平均比表面张力计算 根据下表表342苯-氯苯温度表面张力关系表温度020406080100120140氯苯表面张力 32.830.4928.2125.9623.7521.5719.4217.32苯表面张力 31.6028.8026.2523.7421.2718.8516.4914.17已知 由化学手册液体表面张力图查得:当时, 当时, 当时, 精馏段平均表面张力: 提馏段平均表面张力: 3.4.6液体粘度 表343苯氯苯温度粘度关系表温度()6080100120140苯()0.3810.3080.2550.2150.184氯苯()0.5150.4280.363
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