化工原理课程设计

目录

目录 ............................................................. 1 第一章 绪 论 ..................................................... 3

1.1 精馏操作 ................................................. 3 1.2 精馏塔操作原理 ........................................... 3 1.3 精馏设备 ................................................. 3 第二章 设计方案的确定 ............................................ 5

2.1精馏塔塔形介绍 ............................................ 5

2.1.1 筛板塔 .............................................. 5 2.1.2 浮阀塔 .............................................. 5 2.1.3 填料塔 .............................................. 5 2.2 精馏塔的选择 ............................................. 5 2.3 操作压力的确定 ........................................... 6 2.4 进料热状况的确定 ......................................... 6 2.5 精馏塔加热和冷却介质的确定 ............................... 7 2.6 自动控制方案的确定 ....................................... 7 2.7 工艺流程说明 ............................................. 8 2.8 设计任务 ................................................. 8 第三章 精馏塔工艺设计 ............................................ 9

3.1 全塔物料衡算 ............................................. 9

3.1.1 料液及塔顶、底产品中环己烷的摩尔分率 ................ 9 3.1.2 平均摩尔质量 ........................................ 9 3.1.2 料液及塔顶底产品的摩尔流率 .......................... 9 3.2 绘制t-x-y图 ............................................... 9 3.3 理论塔板数和实际塔板数的确定 ............................ 10

3.3.1理论塔板数的确定 ................................... 11 3.3.2 实际塔板数的确定 ................................... 11 3.4 浮阀塔物性数据计算 ...................................... 12

3.4.1 操作压力 ........................................... 12 3.4.2 操作温度 ........................................... 12 3.4.3 平均摩尔质量 ....................................... 13

1

化工原理课程设计

3.4.4 平均密度 ........................................... 13 3.4.5 平均粘度 ........................................... 14 3.4.6 平均表面张力 ....................................... 14 3.5 浮阀塔的汽液负荷计算 .................................... 15

3.5.1 精馏段的汽液负荷计算 ............................... 15 3.5.2 提馏段的汽液负荷计算 ............................... 15

第四章 塔的设计计算 ............................................. 16

4.1 塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 .......................... 16

4.1.1塔径的设计计算 .................................... 16 4.1.2塔板工艺结构尺寸的设计与计算 .......................... 16

2

化工原理课程设计

第一章 绪 论

1.1 精馏操作

精馏是分离过程中的重要单元操作之一。所用设备主要包括精馏塔及再沸器和冷凝器，利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断分离，称该过程为精馏。

1.2 精馏塔操作原理

精馏塔内有若干层塔板，每一层就是一个接触级，它为气液两相提供传质场所。为向接触级提供两相接触所需的气流和液流，塔顶设有冷凝器将顶部的蒸气冷凝成液体并部分往下流，塔底设有再沸器将底部的液体部分汽化向上流。

操作时原料液自塔的中部适当的位置连续的加入，塔顶冷凝液的一部分作为塔顶产品－称为馏出液连续产出,其余汇流进入塔顶；塔釜出来的液体经再沸器部分汽化后，液体作为塔底产品－称为釜液连续排出，气体则返回进入塔底。在加料位置之上部分，上升蒸汽与顶部下来的液体逐级逆流接触，进行多次接触级蒸馏，因此自下而上气相易挥发组分浓度逐级增加，称为精馏段；在加料位置之下部分，下降液体与底部上升的蒸汽逐级逆流接触，也进行多次接触级蒸馏，因此自上而下液相难挥发组分浓度逐级增加，称为提馏段。总体来看，全塔自塔底向上气相中易挥发组分浓度逐级增加；自塔顶向下液相中难挥发组分浓度逐级增加。因此只要有足够多的塔板数，就能在塔顶得到高纯度的易挥发组分，塔底得到高纯度的难挥发组分。

1.3 精馏设备

精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质，而作为气(汽)、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。但是，为了满足工业生产和需要，塔设备还得具备下列各种基本要求：

（1）气(汽)、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹带、

3