1、化工原理课程设计院 系： 机械工程学院 专业班级： 过控 11-1 班 学 号： 2011301911 学生姓名： 李阳 指导教师： 李雪斌 2014 年 1 月 13 日安徽理工大学课程设计（论文）任务书机械工程学院 过控 教研室学 号 2011301911 学生姓名 李阳 专业（班级） 过控 11-1设计题目 分离正戊烷-正己烷用筛板精馏塔设计设计技术参数料液种类：正戊烷-正己烷混合液年处理量： 35000 吨料液浓度： 55% （轻组分质量分数）塔顶产品浓度：96%（轻组组分质量分数）塔底釜液浓度：96%（重相组分质量分数）每年实际生产天数：330 天（一年中有一个月检修）精馏塔塔顶压强
2、：4kPa（表压）设备形式：筛板精馏塔厂址：淮南地区设计要求完成精馏塔工艺设计、精馏设备设计、配管设计，绘制塔板结构简图，编制设计说明书。工作量说明书总页数不少于 25 页工作计划参考资料指导教师签字 教研室主任签字2013 年 12 月 16 日 安徽理工大学课程设计（论文）成绩评定表学生姓名： 李阳 学号： 2011301911 专业班级：过控 11-1课程设计题目： 分离正戊烷-正己烷用筛板精馏塔设计 指导教师评语：成绩： 指导教师： 年 月 日目录第一章 概述 .51.1 设计原理 .61.2 设计依据 .91.3 技术来源 .91.4 设计任务及要求 .9第二章 筛板精馏塔工艺设计
3、.92.1 正戊烷-正己烷加料方式 .92.2 正戊烷-正己烷进料状态 .92.3 正戊烷-正己烷冷凝方式 .102.4 正戊烷-正己烷加热方式 .10第三章 筛板精馏塔设计 .103.1 设计技术参数 .103.1.1 物料的摩尔组成 .123.1.2 平均挥发度的计算 .133.1.3 平均温度的计算 .133.1.4 平均混合物的黏度的计算 .143.1.5 平均表面张力的计算 .153.1.6 操作压力的计算 .153.1.7 密度的计算 .163.2 最小回流比及操作回流比的确定 .173.3 进液流量 F、馏出液流量 D 与釜液流量 W 的确定 .173.3.1 原料液及塔顶、塔釜
4、产品的平均摩尔质量 .183.3.2 物料衡算 .183.3.3 气液相体积流量衡算 .183.4 理论塔板层数确定 .183.5 全塔效率估算 .193.6 实际操作中的塔板的数目 .203.7 塔的尺寸设计 .203.7.1 塔径设计 .213.7.2 塔高设计 .233.8 溢流装置 .243.8.1 堰长 Wl.243.8.2 溢流堰高度 h.243.8.3 弓形降液管的宽度和横截面积 .243.8.4 降液管底隙高度 .253.9 塔板布置及浮阀数目与排列 .253.9.1 塔板布置 .253.9.2 浮阀数目与排列 .263.9.3 浮阀数 n与开孔率 .27第四章 塔板负荷性能图
5、 .284.1 雾沫夹带线 .284.2 液泛线 .294.3 液相负荷上限 .304.4 漏液线 .314.5 液相负荷下限 .31第五章 筛板精馏塔管配设计 .325.1 接管 进料管 .325.2 法兰 .335.3 筒体与封头 .335.4 人孔 .33第一章 概述筛板精馏塔是化学工业中常用的传质设备之一。它具有结构简单、造价低；板上液面落差小，气体压降低，生产能力较大；气体分散均匀，传质效率高的优点。板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上的液层，进行传质与传热。在正常操作状况下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。气体在压差推动下
6、，经均布在塔板上的开孔由下而上穿过各层塔板后由塔顶排出，在每块塔板上皆贮有一定的液体，气体穿过板上液层时两相接触进行传质。在生成的气相中，混合物的组成将发生改变，相对挥发度大的轻相在气相中得到富集，而相对挥发度小的重相则在液相中富集，从而达到分离提纯的目的。整个过程熵增为负，需外界提供能量。在化工、炼油和石油化学工业生产中,塔设备作为分离过程工艺设备,在蒸馏、精馏、萃取、吸收和解吸等传质单元操作中有着重要的地位。据统计,在整个化工工艺设备总投资中塔设备所占的比重,在化肥厂中约为 21%,石油炼厂中约为 20 一 25%,石油化工厂中约占 10。若就单元装置而论,塔设备所占比重往往更大,例如在成
7、套苯蒸馏装置中,塔设备所占比重竟高达 75.7%。此外,蒸馏用塔的能量耗费巨大,也是众所周知的。故塔设备对产品产量、质量、成本乃至能源消耗都有着至关重要的影响。因而强化塔设备来强化生产操作是生产、设计人员十分关心的课题。精馏塔工艺流程图1.1 设计原理（1）精馏塔内气液两相的流动、传热传质精馏装置主要有精馏塔、冷凝器与蒸馏釜组成。精馏塔有板式塔、填料塔。如图所示，原料从塔的中部附近的进料扳进入塔内，沿塔向下留到蒸馏釜。釜中液体别加热，蒸汽中易挥发组分的组成 y 大于液相中易挥发组分 x 蒸汽沿塔向上流动，与下降的液体接触，因气相温度高于液体温度，气相进行部分冷凝，同时把热量传递给液相，使液相部
8、分汽化。因此易挥发组分从液相向气相传递。难挥发组分从气相向液相传递。结果上升气体中易挥发组分增多，下降液体中难挥发组分增多。由于在塔的进料扳以下的塔段中，上升的气相从下降的液相中提出了易挥发组分，故称为提馏段。塔板上气液两相的传质与传热如图组成关系式如下11nnyx其温度关系如下11nntt液相组成越向上浓度越大，气相中易挥发成分也是越向上越多，温度者相反，是越想温度越大。回流的作用由上的讨论可知，精馏过程需要气液两相逐板接触，气相进行多次部分冷凝，同时液相进行多次汽化，是混合物中的气液两相之间进行传热和传质，已达到两组分的分离。为此，需要塔顶液体回流以及塔底蒸馏釜的上升蒸汽。他们为塔板上气液两相进行部分冷凝和部分汽化提供所需要的热量和冷量，这是保证精馏操作的必要条件。
