化工原理课程设计分离苯_甲苯连续精馏筛板塔

PAGE2化工原理课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 --分离苯—甲苯连续精馏筛板塔序言课程设计是“化工原理”的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识来解决某一设计任务的一次训练，在整个教学计划中它起着培养学生独立工作能力的重要作用。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，精馏过程在能量剂驱动下，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的挥发度的不同，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，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。分离苯和甲苯，可以利用二者沸点的不同，采用塔式设备改变其温度，使其分离并分别进行回收和储存。目录化工原理课程设计任务书....................................................................................(6)1、设计题目...................................................................................................................(6)2、设计任务...................................................................................................................(6)3、设计条件...................................................................................................................(6)二、精馏塔的物算...........................................................................................................(6)1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率....................................................................(6)2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量...........................................................(6)3、物料衡算...................................................................................................................(7)三、塔板数的确定...........................................................................................................(7)1、理论板层数NT的求取............................................................................................(7)2、实际板层数的求取.................................................................................................(10)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算.................................................(10)1、操作压力计算.......................................................................................................(11)2、操作温度计算.........................................................................................................(11)3、平均摩尔质量计算.................................................................................................(12)4、平均密度计算.........................................................................................................(13)5、液体平均表面张力计算.........................................................................................(14)6、液体平均粘度计算.................................................................................................(15)五、精馏塔塔体工艺尺寸计算..................................................................................(17)1、塔径的计算............................................................................................................(17)2、精馏塔有效高度计算..........................................................................................................(19)六、塔板主要工艺尺寸计算..................................................................................................(19)1、溢流装置计算.....................................................................................................(19)2、塔板布置.............................................................................................................(20)七、筛板的流体力学验算..........................................................................................(23)1、塔板压降...........................................................................................................(23)2、液面落差............................................................................................................(24)3、泡沫夹带............................................................................................................(24)4、漏液....................................................................................................................(25)5、液泛....................................................................................................................(25)八、塔板负荷性能图...................................................................................................(28)1、漏液线...............................................................................................................(28)2、液沫夹带线.......................................................................................................(29)3、液相负荷下限线...............................................................................................(29)4、液相负荷上限线...............................................................................................(30)5、液泛线...............................................................................................................(30)九、设计结果一览表...................................................................................................(37)十、附录..........................................................................................................................(38)十一、主要物性数据......................................................................................................(40)十二、个人 心得 信息技术培训心得 下载关于七一讲话心得体会关于国企改革心得体会关于使用希沃白板的心得体会国培计划培训心得体会 体会及改进意见..............................................................................(43)化工原理课程设计任务书1、设计题目：筛板式精馏塔设计2、设计任务：试设计分离苯-甲苯混合物的筛板精馏塔。已知原料液的处理量为5000kg/h，组成为0.5（苯的质量分数），要求塔顶馏出液的组成为0.95，塔底釜液的组成为0.02。操作压力进料热状况回流比单板压降全塔效率4kPa（塔顶表压）自选自选0.7kPa3、设计条件试根据上述工艺条件作出筛板的设计计算。二、精馏塔的物算1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率.苯的摩尔质量MA=78.11kg/kmol甲苯的摩尔质量MB=92.13kg/kmol2、原料液及塔顶，塔底产品的平均摩尔质量kg/kmolkg/kmolkg/kmol3、物料衡算原料处理量kmol/h总物料衡算苯物料衡算联立解得kmol/hkmol/h三、塔板数确定1、理论版层数的求取1.1、求最小回流比及操作回流比由任务书中给出的常压下苯—甲苯的气液平衡数据温度，℃80．1859095100105110．6苯PA°，kPa101．33116．9135．5155．7179．2204．2240．0甲苯PB°，kPa40．046．054．063．374．386．0101．33利用公式;得出下表：温度t/℃80.284889296100104108110.4xA1.00.830.6390.5080.3760.2550.1550.0580yA1.00.930.820.720.5960.4520.3040.1280由表可因q=1所以采用作图法求最小回流比。如图可知=0.541=0.749故最小回流比为=取操作回流比为1.2、求精馏塔的气，液相负荷Kmol/hKmol/hKmol/hKmol/h1.3、求操作线方程精馏段操作线方程为提馏段操作线方程代入得1.4、逐板法计算理论板数因为混合物的相平衡方程为泡点进料q=1所以甲苯的相对挥发度为2.53第一块板上升的蒸汽组成从第一块板下降的液体组成式由求取第二块板上升的气相组成用式求取第二块板下降的液体组成如此反复计算因<,第五块板上升的气相组成由提馏段操作方程计算第六块板下降的液体组成同理：<所需总理论板数为12块，第5块加料，精馏段需4块板2、实际板层数的求取全塔效率的计算（查表得各组分黏度μ1=0.269，μ2=0.277）μL=XFμ1+（1-XF）μ2=0.541*0.269+0.459*0.277=0.273ET=0.49（α*μL）-0.245=0.53精馏段实际板层数提留段实际板层数四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算1、操作压力计算塔顶操作压力塔底操作压力每层塔板压降进料板压力精馏段平均压强提馏段平均压强2、操作温度计算依据操作压力，有泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中苯、甲苯的饱和蒸汽压由安托尼方程计算。塔顶温度计算lgPA*=6.032-1206.35/(t+220.24)lgPB*=6.032-1206.35/(t+220.24)P总=PA**0.957+PB**0.043试差法算出塔顶温度lgPA*=6.032-1206.35/(t+220.24)lgPB*=6.032-1206.35/(t+220.24)P总=PA**0.541+PB**0.459试差法算出进料板温度塔底温度精馏段平均温度提馏段平均温度3、平均摩尔质量计算由得kg/kmolkg/kmol进料板平均摩尔质量计算kg/kmolkg/kmol塔底平均摩尔质量计算精馏段平均摩尔质量kg/kmolkg/kmol提馏段平均摩尔质量4、平均密度计算4.1、气相平均密度计算由理想气体状态方程式计算，精馏段的平均气相密度即kg/提馏段的平均气相密度即4.2、液相平均密度计算液相平均密度依计算塔顶液相平均密度计算由0C，表几所得的温度与密度的线性关系为苯y=-1.29x+919.2甲苯y=-1.03x+892.8得kg/kg/进料板液相平均密度计算由0C，表几所得的温度与密度的线性关系为苯y=-1.29x+919.2甲苯y=-1.03x+892.8得kg/m3kg/m3进料板液相的质量分率kg/m3塔底液相平均密度计算由表几所得的温度与密度的线性关系为苯y=-1.29x+919.2甲苯y=-1.03x+892.8得kg/m3kg/m3kg/m3精馏段液相平均密度为kg/m3提馏段液相平均密度为kg/m35、液体平均表面张力计算液相平均表面张力依计算塔顶液相平均表面张力的计算由0C表几所得的温度与表面张力的线性关系为苯y=-0.125x+31.24甲苯y=-0.11x+30.5得进料板液相平均表面张力的计算由0C，表几所得的温度与表面张力的线性关系为苯y=-0.125x+31.24甲苯y=-0.11x+30.5得塔底液相平均表面张力计算由0C，表几所得的温度与表面张力的线性关系为苯y=-0.125x+31.24甲苯y=-0.11x+30.5得精馏段液相平均表面张力为提馏段液相平均表面张力为6、液相平均粘度的计算液相平均粘度依计算塔顶液相平均粘度的计算由0C，表几所得的温度与粘度的线性关系为苯y=-0.0023x+0.49甲苯y=-0.002x+0.4666得mPa·smPa·s解出进料板液相平均粘度的计算有0C，表几所得的温度与粘度的线性关系为苯y=-0.0023x+0.49甲苯y=-0.002x+0.4666解出塔底液相平均粘度计算由0C，表几所得的温度与粘度的线性关系为苯y=-0.0023x+0.49甲苯y=-0.002x+0.4666得mPa·smPa·s解出精馏段液相平均表面粘度为提馏段液相平均表面粘度为五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算1、塔径的计算精馏段的气、液相体积流量为m3/sm3/s提馏段的气、液相体积流量为精馏段：由式中C由计算，其中的C20由图查取查取图的横坐标为取板间距m,板上液层高度则m查手册得取安全系数为0.8，则空塔气速为按标准塔径圆整后为塔截面积为实际空塔气速为提馏段：由式中由计算，其中的由图查取查取图的横坐标为取板间距m,板上液层高度则m查手册得取安全系数为0.8，则空塔气速为按标准塔径圆整后为塔截面积为实际空塔气速为2、精馏塔有效高度的计算精馏塔有效高度为提馏段有效高度为在进料板上方开一人孔，其高度为故精馏塔的有效高度为六、塔板主要工艺尺寸的计算1、溢流装置计算因塔径，可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。各项计算如下：精馏段1.1、堰长取1.2.溢流堰高度取选用平直堰，堰上液层高度how=由，查手册,得E=1.035塔板上清液层高度故1.3、弓形降液管宽度和截面积由，故依式验算液体在降液管中停留时间，即故降液管设计合理。1.4、降液管底隙高度，取6故降液管底隙高度设计合理。选用凹形受液盘，深度提馏段1.1、堰长取1.2、溢流堰高度取选用平直堰，堰上液层高度由，查手册,得塔板上清液层高度故1.3、弓形降液管宽度和截面积由，故依式验算液体在降液管中停留时间，即故降液管设计合理。1.4、降液管底隙高度取，取，则2、塔板布置2.1、塔板的分块因，故塔板采用分块式，查表得，塔板分为3块。精馏段（1）边缘区宽度确定取，（2）开孔区面积计算开孔区面积其中mm（3）筛孔计算及其排列本题所处理的物系无腐蚀性，可选用碳钢板，取筛孔板直径。筛孔板按正三角形排列，取孔中心距t为筛孔数目为开孔率气体通过阀孔的气速为提馏段（1）边缘区宽度确定取，（2）开孔区面积计算开孔区面积其中mm（3）筛孔计算及其排列本题所处理的物系无腐蚀性，可选用碳钢板，取筛孔板直径。筛孔板按正三角形排列，取孔中心距t为筛孔数目为开孔率气体通过阀孔的气速为七、筛板的流体力学验算精馏段1、塔板压降1.1、干板阻力计算干板阻力由式由，查图得，故液柱1.2、气体通过液层的阻力计算气体通过液层的阻力由式计算，-m/skg1/2/(sm1/2)查图得。故m液柱1.3液体表面张力的阻力计算液体表面张力所产生的阻力m液柱气体通过每层塔板的液柱高度故m液柱气体通过每层塔板的压降为<0.7kPa(设计允许)2、液面落差对于筛板塔，液面落差很小，且本例的塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。3、液沫夹带液沫夹带量计算==2.5hL=故kg液/kg气<0.1kg液/kg气故在本设计中液沫夹带量在允许范围内。4、漏液对筛塔板，漏液点气速=m/s实际孔速稳定系数为故在本设计中无明显漏液。5、液泛为防止塔内发生液泛，降液管内液层高应服从（+）苯—甲苯物系属一般物系，取=0.5，则m而=++板上不设进口堰，可==m液柱m液柱即0.119<0.224故在本设计中不会发生液泛现象提馏段1、塔板压降1.1、干板阻力计算干板阻力由式由，查图得，故液柱1.2、气体通过液层的阻力计算气体通过液层的阻力由式计算，-m/skg1/2/(sm1/2)查图得。故m液柱1.3液体表面张力的阻力计算液体表面张力所产生的阻力m液柱气体通过每层塔板的液柱高度m液柱气体通过每层塔板的压降为<0.7kPa(设计允许)2、液面落差对于筛板塔，液面落差很小，且本例的塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。3、液沫夹带液沫夹带量计算==2.5，=故kg液/kg气<0.1kg液/kg气故在本设计中液沫夹带量在允许范围内。4、漏液对筛塔板，漏液点气速=m/s实际孔速稳定系数为故在本设计中无明显漏液。5、液泛为防止塔内发生液泛，降液管内液层高应服从（+）苯—甲苯物系属一般物系，取=0.5，则m而=++板上不设进口堰，可有==m液柱m液柱即0.154<0.224故在本设计中不会发生液泛现象八、塔板负荷性能图精馏段1、漏液线由=4.4===E得===在操作范围内，任取几个值，计算出值，计算结果列如表Ls,m3/s0.00050.00260.00450.0060Vs,m3/s0.2960.3190.3340.344由上表数据即可作出漏液线1。2、液沫夹带线以=0.1kg液/kg气为限，求—关系如下：由====2.5hL=2.5（hw+how)=0.0462=故=0.116+-=0.294-=整理得=在操作范围内，任取几个值，计算出值，计算结果如表Ls,m3/s0.00050.00260.00450.0060Vs,m3/s1.2751.1441.0570.998由上表数据即可作出液沫夹带线2。3、液相负荷下限线对于平直堰，取堰上液层高度=0.006m作为最小液体负荷标准，由公式得=取E=1.035，则=据此可作出与液体流量无关的垂直液相负荷下限线3。4、液相负荷上限线以=4s作为液体在降液管中停留时间的下限，==4故==据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷上限线4。5、液泛线令=（+）由=++；=++；=；=+联立得+（--1）=（+1）+++忽略，将与，与，与的关系式代入上式，并整理得=====将有关的数据代入，得=0.101=0.156=286.73=1.430故或在操作范围内，任取几个值，计算出VS值计算结果如表Ls,m3/s0.00050.00260.00450.0060Vs,m3/s1.2041.1191.0470.985由由此表数据即可作出液泛线5根据以上各线方程，可作出筛板塔的负荷性能图：在负荷性能图上，作出操作点A，连接OA，即作出操作线。由图可看出，该筛板上限为液泛控制，下限为漏液控制。由图查得故操作弹性为提馏段1、漏液线由=4.4===得===在操作范围内，任取几个值，计算出值，计算结果列如表Ls,m3/s0.00050.0040.0080.0123Vs,m3/s0.2650.3010.3270.348由上表数据即可作出漏液线1。2、液沫夹带线以=0.1kg液/kg气为限，求—关系如下：由====2.5=2.5（）=0.0383=故=0.0958+-=4.004—=整理得=在操作范围内，任取几个值，计算出值，计算结果如表Ls,m3/s0.00050.0040.0080.0123Vs,m3/s1.3791.1971.0550.927由上表数据即可作出液沫夹带线2。3、液相负荷下限线对于平直堰，取堰上液层高度=0.006m作为最小液体负荷标准，由公式得=取，则=据此可作出与液体流量无关的垂直液相负荷下限线3。4、液相负荷上限线以=4s作为液体在降液管中停留时间的下限，==4故==据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷上限线4。5、液泛线同理可得，=====将有关的数据代入，得=0.112=0.164=493.93=1.461故或Ls,m3/s0.00050.0040.0080.0123Vs,m3/s1.1731.0300.8100.313在操作范围内，任取几个值，计算出VS值计算结果如表由此表数据即可作出液泛线5根据以上各线方程，可作出筛板塔的负荷性能图：在负荷性能图上，作出操作点A，连接OA，即作出操作线。由图可看出，该筛板上限为液泛控制，下限为漏液控制。由图查得故操作弹性为设计结果一览表项目符号单位计算数据精馏段提留段各段平均压强PmkPa108.1113各段平均温度tm℃85.6100.2气相流量VSm3/s0.7540.751液相流量LSm3/s0.001860.00362实际塔板数N块814板间距HTm0.410.41塔的有效高度Zm2.95.3塔径Dm1.01.0空塔气速um/s0.9610.957塔板液流形式单流型单流型溢流管型式弓形弓形堰长堰高lwm0.660.80hwm0.04620.0383溢流堰宽度管底与受业盘距离Wdm0.1360.21hom0.0350.022板上清液层高度hLm0.03410.0336孔径domm5.05.0孔间距tmm15.015.0孔数n个27102710开孔面积Aam20.5280.528筛孔气速uom/s14.1414.08塔板压降hPkPa0.05770.088液体在降液管中停留时间τs13.0113.98降液管内清液层高度Hdm0.1190.154雾沫夹带eVkg液/kg气0.02360.0324负荷上限雾沫夹带控制液泛控制负荷下限漏液控制漏液控制气相最大负荷VS·maxm3/s0.00750.0055气相最小负荷VS·minm3/s0.00280.0013操作弹性2.6794.231附录（符号说明）QUOTE—塔板开孔面积，QUOTEQUOTE—漏液点气速，m/sQUOTE—降液管面积，QUOTEQUOTE—溢流堰高度，mQUOTE—筛孔面积，QUOTEV—塔内上升蒸汽流量，kmol/hQUOTE—塔截面积，QUOTEQUOTE—塔内上升蒸汽流量，QUOTEC—计算QUOTE时的负荷系数，无因次W—釜残液流量，kmol/hQUOTE—流量系数，无因次QUOTE—无效区宽度，mD—塔径流出液流量，kmol/hQUOTE—弓形降液管宽度，mD—塔径，mQUOTE—安定区宽度，mQUOTE—筛孔直径，mx—液相中易挥发组分的摩尔分数E—液流收缩系数，无因次y—气相中易挥发组分的摩尔分数QUOTE—全塔效率，无因次Z—塔有效高度，mQUOTE—雾沫夹带量，kg液/kg气QUOTE—理论塔板数n—筛孔数QUOTE—降液管底隙高度，mQUOTE—堰上液层高度，mQUOTE—筛孔气速，m/sQUOTE—与单板压降相当的液层高度，mF—进料流量，kmol/hQUOTE—溢流堰高度，mH—板间距，m；塔高，mK—筛板的稳定系数，无因次g—重力加速度，m/QUOTEL—塔内下降液体的流量，kmol/hS—直接蒸汽量，kmol/hQUOTE—塔内下降液体的流量，kmol/ht—筛孔中心距，mmQUOTE—溢流堰长度，mQUOTE—板上鼓泡层高度，mQUOTE—与干板压降相当的液柱高度，mQUOTE—板上液层高度，mP—操作压强，kQUOTEQUOTE—实际塔板数QUOTEP—压强降，kQUOTER—回流比QUOTE—板上液层充气系数，无因次u—空塔气速，m/sQUOTE—气相动能因数，m/sQUOTEq—进料热状态参数QUOTE—与气流穿过板上液层的压降相当的液柱高度，mQUOTE—与克服液体表面张力压降相当的液柱高度，mQUOTE—与液体流经降液管压降相当的液柱高度，m主要物性数据表1苯和甲苯的物理性质项目分子式分子量M沸点（℃）临界温度tC（℃）临界压强PC（kPa）苯A甲苯BC6H6C6H5—CH378.1192.1380.1110.6288.5318.576833.44107.7表2苯和甲苯的饱和蒸汽压温度80.1859095100105110.6,kPa，kPa101．3340.0116.946.0135.554.0155.763.3179.274.3204.286.0240.0表3纯组分的表面张力温度8090100110120苯，mN/m甲苯，Mn/m21.221.72020.618.819.517.518.416.217.3表4组分的液相密度温度(℃)8090100110120苯,kg/甲苯,kg/814809805801791791778780763768表5液体粘度µ温度(℃)8090100110120苯（mP.s）甲苯（mP.s）0.3080.3110.2790.2860.2550.2640.2330.2540.2150.228表6常压下苯——甲苯的气液平衡数据温度t℃液相中苯的摩尔分率x气相中苯的摩尔分率y110.560.000.00109.911.002.50108.793.007.11107.615.0011.2105.0510.020.8102.7915.029.4100.7520.037.298.8425.044.297.1330.050.795.5835.056.694.0940.061.992.6945.066.791.4050.071.390.1155.075.580.8060.079.187.6365.082.586.5270.085.785.4475.088.584.4080.091.283.3385.093.682.2590.095.981.1195.098.080.6697.098.880.2199.099.6180.01100.0100.0个人心得体会及改进意见本次化工原理课程设计历时两周，是学习化工原理以来第一次独立的工业设计。化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性和经济合理性。在短短的两周里，从开始的一头雾水，到同学讨论，再进行整个流程的计算，再到对工业材料上的选取论证和后期的程序的编写以及流程图的绘制等过程的培养，我真切感受到了理论与实践相结合中的种种困难，也体会到了利用所学的有限的理论知识去解决实际中各种问题的不易。我们从中也明白了学无止境的道理，在我们所查找到的很多参考书中，很多的知识是我们从来没有接触到的，我们对事物的了解还仅限于皮毛，所学的知识结构还很不完善，我们对设计对象的理解还仅限于书本上，对实际当中事物的方方面面包括经济成本方面上考虑的还很不够。在实际计算过程中，我还发现由于没有及时将所得结果总结，以致在后面的计算中不停地来回翻查数据，这会浪费了大量时间。由此，我在每章节后及时地列出数据表，方便自己计算也方便读者查找。在一些应用问题上，我直接套用了书上的公式或过程，并没有彻底了解各个公式的出处及用途，对于一些工业数据的选取，也只是根据范围自己选择的，并不一定符合现实应用。因此，一些计算数据有时并不是十分准确的，只是拥有一个正确的范围及趋势，而并没有更细地追究下去，因而可能存在一定的误差，影响后面具体设备的选型。如果有更充分的时间，我想可以进一步再完善一下的。通过本次课程设计的训练，让我对自己的专业有了更加感性和理性的认识，这对我们的继续学习是一个很好的指导方向，我们了解了工程设计的基本 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 ，掌握了化工设计的主要程序和方法，增强了 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还使我们树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度负责的工作作风，加强工程设计能力的训练和培养严谨求实的科学作风更尤为重要。我还要感谢我的指导老师李晓燕老师和赵亚奇老师对我们的教导与帮助，感谢同学们的相互支持。限于我们的水平，设计中难免有不足和谬误之处，恳请老师批评指正。