吉林化工學院
化工原理課程設計
題目苯---甲苯二元物係浮閥精餾塔設計
教學院化工與材料工程學院
專業班級高分子材料與工程
學生姓名岳明園
學生學號 08120235
指導教師張振坤
2023年6月 22日
課程設計任務書
1、設計題目：苯----甲苯二元物係篩板精餾塔設計
設計一篩板精餾塔用於分離苯和甲苯的混合物
2、工藝操作條件
(1) 加料量為: 65kmol/h
(2) 加料狀態： 泡點進料
(3) 分離要求： 進料組成 xf=0.5
餾出液組成 xd=0.98
釜液組成 xw=0.03
(4) 操作壓力： 常壓
3、設計要求
1. 摘要
2. 緒論
3.流程的確定和說明
4.工藝計算
5.精餾塔的設計計算
6.精餾塔的附屬裝置
7.設計結果列表
8.參考文獻
9.結束語
（一）精餾工藝過程流程圖
（二）精餾塔流程圖
（三）精餾塔塔體結構圖
4、設計日期 ：2023年6月10日至年6月22日
附錄39
abstract
this course is designed separation of benzene - toluene of the dual system, through the sieve distillation column, condenser design, so that we h**e a preliminary design of the basic chemical principles and methods.
the design of the distillation unit, including distillation column, condenser and other equipment. top condensate installations in the whole condensate, used to precisely control reflux ratio; bottom with indirect steam heating, so as to provide adequate heat.
緒論精餾塔（fractionating column）是進行精餾的一種塔式汽液接觸裝置，又稱為蒸餾塔。有板式塔與填料塔兩種主要型別。根據操作方式又可分為連續精餾塔與間歇精餾塔。
關於各種型別塔板的介紹
主要的塔板型式有：泡罩塔板；浮閥塔板；篩孔塔板；舌形塔板（斜孔塔板）；網孔塔板；垂直浮閥；多降液管塔板；林德浮閥；無溢流塔板。
⑴泡罩塔板
泡罩塔板的氣體通道是由公升氣管和泡罩構成的。公升氣管是泡罩塔區別於其它塔板的主要結構特徵。這種結構不僅結構過於複雜，製造成本高，而且氣體通道曲折多變、乾板壓降達、液泛氣速低、生產能力小。
⑵浮閥塔板
浮閥塔板是對泡罩塔板的改進，取消了公升氣管，在塔板開孔上訪設定了浮閥，浮閥可根據氣體的流量自行調節開度。氣量較小時可避免過多的漏液，氣量較大時可使氣速不致過高，降低了壓降。
⑶篩孔塔板
篩孔塔板是最簡單的塔板，造價低廉，只要設計合理，其操作彈性是可以滿足生產需要的，目前已成為應用最為廣泛的一種板型。
⑷舌形塔板
舌形塔板是為了防止過量液沫夾帶而設計的一種塔型，由舌孔噴出的氣流方向近於水平，產生的液滴幾乎不具有向上的初速度。同時從舌孔噴出的氣流，通過動量傳遞推動液體流動，降低了板上液層厚度和塔板壓降。
⑸網孔塔板
網孔塔板採用衝有傾斜開孔的薄板製造，具有舌形塔板的特點，並易於加工。
⑹垂直浮閥
垂直浮閥是在塔板上開有若干直徑為100-200mm的大圓孔，孔上設定圓柱形泡罩，泡罩下緣於塔板有一定的間隙，泡罩側壁開有許多篩孔。氣流噴射方向是水平的，液滴在垂直方向的初速度為零，液沫夾帶量很小。
⑺多降液管塔板
在普通浮閥上設定多根降液管以適應大液體量的要求，降液管為懸掛式。
⑻林德浮閥
林德浮閥是專為真空精餾設計的高效低壓降塔板，在整個浮閥上布置一定數量的導向斜孔，並在塔板入口處設定鼓泡促進裝置。
⑼無溢流塔板
無溢流塔板是一種簡易塔板，只是一塊均勻開有一定縫隙或篩孔的圓形平板，無降液管，結構簡單，造價低廉。
篩板精餾塔是煉油、化工、石油化工等生產中廣泛應用的汽液傳質裝置。
它的結構特點是塔板上開有許多均勻的小孔。根據孔徑的大小，分為小孔徑篩板和大孔徑篩板兩類。工業上以小孔徑篩板為主，大孔徑篩板多用於某些特殊場合（如分離難度大、易結焦的物係）。
篩板的優點是結構簡單，造價低；板上液面落差小，氣體壓降低，生產能力較大，氣體分散均勻，傳質效率較高。合理的設計和適當的操作能滿足要求的操作彈性，而且效率高。 篩板塔製造維修方便，相同條件下生產能力比泡罩塔高10%—15%，板效率亦約高10%—15%，而每板壓力降則低30%左右，適用於真空蒸餾；塔板效率較高，但稍低於浮閥塔。
具有較高的操作彈性，但稍低於泡罩塔。其缺點是小孔徑篩板易堵塞，不適宜處理髒的、粘性大的和帶固體粒子的料液。
精餾框架簡圖
第 1 章設計方案
1.1 裝置流程的確定
蒸餾裝置包括精餾塔，原料預熱器，蒸餾釜（再沸器），冷凝器，釜液冷卻器和產品冷卻器等設。按過程按操作方式的不同，分為聯組整流和間歇蒸餾兩種流程。連續蒸餾有生產能力大，產品質量穩定等優點，工業生產中以連續蒸餾為主。
間歇蒸餾具有操作靈活，適應性強等優點，適合於小規模，多品種或多組分物係的初步分離。
蒸餾通過物料在塔內的多次部分汽化與多次部分冷凝實現分離，熱量自塔釜輸入，由冷凝器中的冷卻質將餘熱帶走。在此過程中，熱能利用率很低，為此，在確定裝置流程時應考慮餘熱的利用。譬如，用餘料作為塔頂產品（或釜液產品）冷卻器的冷卻介質，既可以將原料預熱，又可以節約冷卻質。
另外，為保持塔的操作穩定性，流程中除用幫浦這節送入塔原料外也可以用高位槽送料，以免受幫浦操作波動的影響。
塔頂冷凝裝置可採用全冷凝器，分冷凝器兩種不同的設定。甲醇和水不反應，且容易冷凝，故使用全凝器，用水冷凝。塔頂出來的氣體溫度不高，冷凝後回流液和產品溫度不高，無需進一步冷卻，此次分離也是希望得到甲醇，選用全凝器符合要求。
總之，確定流程時要較全面，合理地兼顧裝置，操作費用，操作控制及安全諸因素。
1.2 操作壓力的選擇
蒸餾過程中按操作壓力不同，分為常壓蒸餾，減壓蒸餾和加壓蒸餾。一般地，
除熱明性物系，凡通過常壓蒸餾能夠實現分離要求，並能用江河水或迴圈水將餾出物
冷凝下來的物係，都能採用常壓蒸餾；對熱敏性物係或者混合物泡點過高的物係，則
宜採用減壓蒸餾；對常壓下餾出物冷凝溫度過低的物係，需提高塔壓或者採用深井水，
冷凍鹽水作為冷卻劑；而常壓下呈氣態的物係必須採用加壓蒸餾。甲苯和苯在常壓下
就能夠分離出來，所以本實驗在常壓下操作就可以。
1.3 進料狀況的選擇
進料狀況一般有冷液進料，泡點進料。對於冷液進料，當組成一定時，流量一定對分離有利，節省加熱費用。採用泡點進料不僅對穩定操作較為方便，且不受季節溫度影響。
綜合考慮，設計上採用泡點進料。泡點進料時，基於恆摩爾流假定，精餾段和提餾段上公升蒸汽的摩爾流量相等，故精餾段和提餾段塔徑基本相等，製造上較為方便。
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