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年处理 8 万吨苯 - 甲苯的精馏装置设计书
设计方案的选择和论证
1 设计流程
本设计任务为分离苯 __甲苯混合物。对于二元混合物的分离,采用 连续精馏流程。设计中采用泡点进料,将原料液通过预热器加热至泡点 后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝,冷凝液在泡点下一部 分回流至塔内,其余部分经产品冷凝器冷却后送至储罐。该物系属易分 离物系,最小回流比较小,故操作回流比取最小回流比的 2 倍。塔釜采 用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。
连续精馏塔流程流程图
连续精馏塔流程流程图
连续精馏流程附图
图1-1流程图
2设计思路
在本次设计中,我们进行的是苯和甲苯二元物系的精馏分离,简单蒸馏和平 衡蒸馏只能达到组分的部分增浓,如何利用两组分的挥发度的差异实现高纯度分 离,是精馏塔的基本原理。实际上,蒸馏装置包括精馏塔、原料预热器、蒸馏釜、 冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。蒸馏过程按操作方式不同,分为连续 蒸馏和间歇蒸馏,我们这次所用的就是浮阀式连续精馏塔。 蒸馏是物料在塔内的 多次部分汽化与多次部分冷凝所实现分离的。 热量自塔釜输入,由冷凝器和冷却 器中的冷却介质将余热带走。在此过程中,热能利用率很低,有时后可以考虑将 余热再利用,在此就不叙述。要保持塔的稳定性,流程中除用泵直接送入塔原料 外也可以米用高位槽。
塔顶冷凝器可采用全凝器、分凝器-全能器连种不同的设置。在这里准备用全凝器,因为可以准确的控制回流比。此次设计是在常压下操作。 因为这次设计
采用间接加热,所以需要再沸器。回流比是精馏操作的重要工艺条件。 选择的原 则是使设备和操作费用之和最低。在设计时要根据实际需要选定回流比。
流体力学验算
1、本设计采用连续精馏操作方式。2、常压操作。3、泡点进料。4、间接蒸 汽加热。5、选R=2.0Rmino 6塔顶选用全凝器。7、选用浮阀塔。
在此使用浮阀塔,浮阀塔塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来 的,它吸收了两者的优点,其突出优点是可以根据气体的流量自行调节开度, 这样就可以避免过多的漏液。另外还具有结构简单,造价低,制造方便,塔 板开孔率大,生产能力大等优点。浮阀塔一直成为化工生中主要的传质设备, 其多用不锈钢板或合金。近年来所研究开发出的新型浮阀进一步加强了流体 的导向作用和气体的分散作用,使气液两相的流动接触更加有效,可显著提 高操作弹性和效率。
从苯一甲苯的相关物性中可看出它们可近似地看作理想物系。 而且浮阀与塔
盘板之间的流通面积能随气体负荷的变动而自动调节, 因而在较宽的气体负荷范
围内,均能保持稳定操作。气体在塔盘板上以水平方向吹出,气液接触时间长, 雾沫夹带量少,液面落差也较小。
1、塔板的工艺设计
1.1基础物性数据
表1-1 苯、甲苯的粘度
温度C
0
20
40
60
80
100
120
苯 mPa s
0.638
0.485
0.381
0.308
0.255
0.215
甲苯mPa s
0.758
0.58
0.459
0.373
0.311
0.264
0.228
表1-2 苯、甲苯的密度
温度c
0
20
40
60
80
100
120
苯 kg / m3
--
877.4
857.3
836.6
815.0
792.5
767.9
甲苯kg / m3
885.6
867.0
848.2
829.3
810.0
790.3
770.0
表1-3 苯、甲苯的表面张力
温度c
0
20
40
60
80
100
120
苯 mN / m
31.60
28.80
26.25
23.74
21.27
18.85
16.49
甲苯mN / m
30.89
28.54
26.22
23.94
21.69
19.49
17.34
表1-4 苯、甲苯的摩尔定比热容
温度c
0
50
100
150
苯 kJ /(kmolgk)
72.7
89.7
104.8
118.1
甲苯 kJ / (kmol g<)
93.3
113.3
131.0
146.6
表1-5 苯、甲苯的汽化潜热
温度c
20
40
60
80
100
120
苯 kJ/kg
431.1
420.0
407.7
394.1
379.3
363.2
甲苯kJ/kg
412.7
402.1
391.0
379.4
367.1
354.2
2、物料衡算
2.1塔的物料衡算
(1)塔物料摩尔分率的计算:
苯的摩尔质量:Ma 78.11 kg/kmol 甲苯的摩尔质量:
M B =92.13 kg / kmol
塔顶笨的摩尔分率:
Xd
Xd / Ma
0.99/78.11
0.992
xd / M A (1 xd ) / M B
0.99/78.11 0.01/ 92.13
进料笨的摩尔分率:
Xf
xf / M A
0.4
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