精餾塔塔設計及相關計算

最新資料推薦 精餾塔塔設計及相關計算2011板式精餾塔設計任務書板式精餾塔的設計選型及相關計算設計計算滿足生產(chǎn)要求的板式精餾塔，包括參數(shù)選定、塔主題設計、配套設計及相關設計圖Administrator09級化工2班xx2011/12/1目錄板式精餾塔設計任務 3 一.設計題TOC\o"1-5"\h\z目 3二 操 作 條件 3三^ 塔 板 類型 3四^ 相關物性參數(shù) 3五.設計內(nèi)容 3設計方案 錯誤！未定義書簽。一^設計方案的思考 6二.工藝流程 6板式精餾塔的工藝計算書 7一.設計方案的確定及工藝流程的說明 二.全塔的物料衡算 三.塔板數(shù)的確定 四.塔的精餾段操作工藝條件及相關物性數(shù)據(jù)的計算 五.精餾段的汽液負荷計算 六.塔和塔板主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸的計算 七.塔板負荷性能圖 篩板塔設計計算結(jié)果 錯誤！未定義書簽。22附屬設備的的計算及選型 25 設計感想 262 /26設計題目苯-氯苯精餾塔的工藝設計苯-氯苯連續(xù)精餾塔的設計設計任務及操作條件1.進精餾塔的原料液含苯38%（質(zhì)量%，下同），其余為氯苯；2.產(chǎn)品含苯不低于97%,釜液苯含量不高于2%；生產(chǎn)能力為96噸/day（24h）原料液。操作條件（1）塔頂壓強4kPa（表壓）；（2）進料熱狀態(tài)自選；（3）回流比自選；（4）塔底加熱蒸汽壓力：0.5MPa（5）單板壓降W0.7kPa。二.操作條件1.塔頂壓強4kPa（表壓）；2.進料熱狀況，自選;3.回流比，自選；4.塔底加熱蒸汽壓力0.5MPa（表壓）；5.單板壓降不大于0.7kPa；三.設備形式：篩板塔四.有關物性參數(shù)相對分子質(zhì)量：苯：78.11；氯苯：112.563/26序號溫度/KXY1404.85002401.150.0350.1463394.150.1020.3354389.550.1610.4645384.450.2320.5756379.550.3150.6787374.050.4190.778370.050.5060.8289365.950.6080.88110360.650.7550.93511356.650.8820.9712355.350.920.9813353.2511五.設計內(nèi)容（一）設計方案的確定及流程說明（二）精餾塔的物料衡算（三）塔板數(shù)的確定1、理論塔板數(shù)計算2、實際塔板數(shù)計算（四）塔體工藝尺寸計算1、塔徑的計算2、塔的有效高度計算（五）塔板主要工藝尺寸的計算（1）溢流裝置計算（堰長、堰高、弓形降液管寬度和截面積、降液管底隙高度）4/26（2） 塔板布置（邊緣區(qū)寬度確定、開孔區(qū)面積計算、篩孔計算及排列）（3） 塔板的流體力學驗算（4）塔板的負荷性能圖（六）設計結(jié)果概要或設計一覽表（七）輔助設備選型與計算（八）繪制生產(chǎn)工藝流程圖及精餾塔的工藝條件圖（九）對設計過程的評述和有關問題的分析討論5/26設計方案此塔為板式塔，通體由不銹鋼制造。整個精餾塔包括：塔釜、塔節(jié)、進料罐、進料預熱器、塔釜液儲罐、塔頂冷凝器、回流比控制器、產(chǎn)品儲罐等。塔壓降由變送器測量，塔釜上升蒸汽量可通過采用釜液溫度或靈敏板進行控制，塔壓可采用穩(wěn)壓閥控制，并可裝載自動安全閥。為使塔身保持絕熱操作，采用現(xiàn)代化儀表控制溫度條件，并可在室溫?300°C范圍內(nèi)任意設定。同時，為了滿足需要，每一段塔節(jié)內(nèi)的溫度、塔釜液相溫度、塔頂氣相溫度、進料溫度、回流溫度、塔頂壓力、塔釜壓力、塔釜液位、進料量等參數(shù)均可以數(shù)字顯示。工藝流程原料液由高位槽即原料儲罐中引出，在預熱器中預熱后送入連續(xù)板式精餾塔（篩板塔），塔頂上升蒸汽流采用強制循環(huán)式列管全凝器冷凝后一部分作為回流液，其余作為產(chǎn)品經(jīng)冷卻至后送至產(chǎn)品槽；塔釜采用熱虹吸立式再沸器提供氣相流，塔釜殘液送至廢熱鍋爐。6/26苯-氯苯板式精餾塔的工藝計算書一.設計方案的確定及工藝流程的說明本設計任務為分離苯-氯苯混合物。對于二元混合物的分離，應采用連續(xù)精餾過程。設計中采用泡點進料，將原料液通過預熱器加熱至泡點后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲罐。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用間接蒸汽加熱，蒸汽流量由控制器控制，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。7/26塔主體設計設計任務及操作條件：1.進精餾塔的原料液含苯38%(質(zhì)量％，下同)，其余為氯苯；2.產(chǎn)品含苯不低于97%，釜液苯含量不高于2%；3.生產(chǎn)能力為96噸/day(24h)原料液。4.操作條件(1)塔頂壓強4kPa(表壓)；(2)進料熱狀態(tài)泡點進料；(3)回流比自選；(4)塔底加熱蒸汽壓力：0.5MPa(5)單板壓降W0.7kPa。根據(jù)設計要求可得：輕組分摩爾分數(shù)：進料原液：苯同理可求塔頂產(chǎn)品苯二氯苯97.6%；塔釜=46.9%%平衡曲線的確定：1.根據(jù)苯-氯苯的相平衡數(shù)據(jù)作圖序號溫度XY1404.85002401.150.0350.1463394.150.1020.3354389.550.1610.4645384.450.2320.5756379.550.3150.6787374.050.4190.778370.050.5060.8289365.950.6080.88110360.650.7550.93511356.650.8820.9712355.350.920.9813353.25118/26AxisTitleB02468101.0100.880.66BAxisAxisTitleB02468101.0100.880.66BAxisTitle0.440.220.000.00.20.40.60.81.0A由于泡點進料==0.469回流比：利用公式；由圖查得=0.805可求得=0.509取R=2=1.18平均摩爾質(zhì)量：=78.11X0.469+(1—0.469)X112.56=96.40kg/kmol = 78.11X0.976 + (1— 0.976)X112.56=78.94kg/kmol = 78.11X0.029 + (1— 0.029)X112.56=111.56kg/kmol由于生產(chǎn)能力為96噸/day(24h)原料液。即為F'=96噸/day=4000kg/h;F=4000/96.40=41.49Kmol/h'='+''='+'解得所以D=1515.79/78.94=19.21Kmol/h;9/26W=2484.21/111.56=22.27Kmol/h由此可得精餾塔的汽、液相負荷L=RD=1.18X19.21=22.67kmol/hV=(R+1)D=(1.18+1)X19.21=41.88kmol/hL'=L+F=22.67+41.49=64.16kmol/hV'=V=41.88kmol/h進而可求操作線方程：精餾段：提留段：查《化學化工物性數(shù)據(jù)手冊》8or時苯蒸汽壓：。=110kpa;140°C時苯蒸汽壓：=480kpa;?？汕?；。氯苯蒸汽壓：。二19.66;kpa氯苯蒸汽壓：=126.1kpa;()可以確定在4.705左右。將進料點帶入平衡方程解得因此相平衡方程為其中y=0.805,x=0.469；10/26理論塔板數(shù)的確定：現(xiàn)已知：精餾段：提留段：相平衡方程：（）由此進行逐板法求理論塔板數(shù)：（設塔頂處為第一塊板向塔釜標注）=0.976所以第一塊板：（）第二塊板：（）依次計算列入下表：板數(shù)123456789y0.9760.9330.8530.7480.6100.3990.2060.0960.049第4塊板進料（x0.8970.7490.5550.3890.2510.1240.0520.0220.011（））0.749備注精餾段精餾段精餾段提留段提留段提留段提留段提留段11/26B0.00.20.40.60.81.01.01.00.80.80.60.6B0.40.40.20.20.00.00.00.20.40.60.81.0A經(jīng)作圖法驗證理論塔板數(shù)為8塊基本合理塔頂、塔釜、進料板溫度及其他物性參數(shù)的計算內(nèi)差法計算溫度：根據(jù)查得的氣液平衡與溫度關系表塔頂：解得=353.880K=80.730°C進料板：解得二371.751K=98.601C塔釜：解得=401.314K=128.164C同理用內(nèi)差法查各處粘度、密度及表面張力：密度粘度mPa*s表面張力(mN/m)12/26各溫度下參數(shù)(化學化工物性參數(shù)手冊)苯氯苯苯氯苯苯氯苯80.000815.0001042.0000.3080.42821.27023.750100.000 792.500 1091.000 0.255 0.363 18.85021.570120.000768.900996.4000.2150.31316.49019.420140.000744.100972.9000.1840.27414.17017.320用內(nèi)差法計算得：溫度/°C密度粘度mPa*s表面張力(mN/m)苯氯苯苯氯苯苯氯苯=80.730814.1791043.7890.3060.42621.18223.670=98.601 794.151 1097.617 0.258 0.366 19.01521.720=128.164758.777986.8070.2020.29715.54318.563t塔=104.497774.2061017.6710.2240.32417.02119.903全塔平均溫度為：(80.730+128.164)：2=104.497Ct精=89.67804.1211030.880 0.282 0.397 20.100 22.696^=0.224X0.496+0.324X0.504=0.274mPa*s實際塔板數(shù)：aXm=4.674X0.274=1.281mPa*s查塔效率關聯(lián)圖得：=43%;=0.49=0.49X實際塔板數(shù)為：N=0.46117.35；所以實際塔板數(shù)為18塊。精餾段平均物性參數(shù)：由上表參數(shù)進行如下計算精餾段平均壓強取每層塔板壓降為0.7kPa計算。塔頂：加料板：平均壓強精餾段平均溫度已經(jīng)求得平均溫度為：二(80.730+98.601)：2=89.67C平均分子量13/26=78.11X0.469+(1—0.469)X112.56=96.40kg/kmol=78.11X0.805+ (1— 0.805)X112.56 = 84.82kg/kmol =78.11X0.897+ (1— 0.897)X112.56 = 81.66kg/kmol =78.11X0.976+(1—0.976)X112.56=78.94kg/kmol精餾段：精餾段平均密度液相平均密度塔頂：進料板：精餾段：汽相平均密度可得可得精餾段液體的平均表面張力塔頂：進料板：精餾段：14/26氯苯的汽化潛熱：純組分的汽化潛熱與溫度的關系式：r2r0.381tctc?t2?t10.38（氯苯的臨界溫度：tc?359.2?C）（常壓沸點下的汽化潛熱為35.3X103kJ/kmol。）液體的平均粘度塔頂:；進料板：精餾段：塔和塔板主要工藝尺寸的設計：氣液相負荷的計算：汽相摩爾流率汽相體積流量汽相體積流量液相回流摩爾流率液相體積流量液相體積流量kmol/h15/26塔直徑D的確定：設板間距液層高度：查泛點關聯(lián)圖：0.125X泛泛圓整后D=600mm;操作氣速u=1.171m/s塔高：（人孔取700mm）H=（3T）X600+（5T）X600+700=4300mm=4.3m塔板設計：采用單流型塔板溢流裝置：溢流堰：堰長此時堰高m故成立16/26降液管：降液管寬查表得所以可求得:；t二降液管高度：要求D=0.6m在0.02~0.25之間滿足塔板設計塔板布置開孔面積：據(jù)經(jīng)驗值取D=0.600m代入上式；據(jù)經(jīng)驗值：安定區(qū)篩孔：據(jù)經(jīng)驗值?。嚎讖?7/26無效區(qū)孔間距t=2.4則t=12mm開孔率：取篩孔數(shù)目：開孔面積：驗證：篩孔氣速：個基本符合篩板流體力學驗算：塔板壓降：板厚度取查得查得即0.08X9.81X888.1=696pa液沫夾量18/26液柱基本符合漏液點氣速校核停留時間核算：T二液沫夾帶線令基本符合塔板負荷性能圖：得下表序號VsLs12345670.00010.00030.00050.00070.00090.00120.00160.46400.44880.43700.42670.41730.40450.388919/26液泛線令巾設則巾得則由于則可得則可求得下表序號1234567Vs0.0001 0.0003 0.0005 0.0007 0.0009 0.00120.0016Ls0.51680.50550.49540.48520.47470.45760.4315液相上線漏液線可求不同值設則由于則可得則可求20/26得下表序號VsLs12345670.00010.00030.00050.00070.00090.00120.00160.15620.15890.16090.16270.16430.16650.1691液相下線 得下圖Vs0.450.400.350.300.3380.250.200.2000.150.100.050.000.00000.00020.00040.00060.00080.00100.00120.00140.0016Ls操作彈性：21/26精餾塔的設計計算結(jié)果匯總一覽表項目平均壓強平均溫度平均流量氣相液相符號單位PmkPatm°Cm3/s計算結(jié)果精餾段提餾段106.289.67-0.331-m3/s0.00058-實際塔板數(shù)塊18板間距m塔段的有效高度Hm塔徑Dm空塔氣速塔板液流型式um/s溢流管型式溢堰長m流裝堰高m置溢流堰寬度m底隙高度m0.64.30.61.171單流型弓形0.3850.0610.0750.051板上清液層高度m0.06孔徑孔間距孔數(shù)開孔面積篩孔氣速mmmmn個A0m2m/s51210060.019716.8022/26塔板壓降液體在降液管中的停留時間降液管內(nèi)清液層高度霧沫夾帶負荷上限kPaSmkg液/kg氣0.69617.580.04860.022霧沫夾帶控制負荷下限漏液控制氣相最大負荷m3/s0.338氣相最小負荷操作彈性項目平均壓強平均溫度平均流量氣相液相m3/s符號單位PmkPatm°Cm3/s0.2001.69計算結(jié)果精餾段提餾段108.189.305113.2850.3550.379m3/s0.0006650.00198實際塔板數(shù)塊9板間距m塔段的有效高度Hm塔徑Dm空塔氣速um/s塔板液流型式溢流管型溢式流裝堰長m置堰高m0.64.30.60.699單流型弓形0.720.05