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设计条件及任务：

进料流量：F＝230kmol/h

进料组成：Zf= 0.15（摩尔分率） 进料热状态：Tf=15.7℃（常温）

要求塔顶产品浓度XD >=0.99 XW<=0.1%

前 言

化学工业中塔设备是化工单元操作中重要的设备之一，化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精馏、萃取、增湿、减湿等单元操作中，精馏操作是最基本的单元操作之一，它是根据混合液中各组分的挥发能力的差异进行分离的。

塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔。一般，与填料塔相比，板式塔具有效率高、处理量大、重量轻及便于检修等特点，但其结构较复杂，阻力降较大。在各种塔型中，当前应用最广泛的是筛板塔和浮阀塔。

浮阀塔的特点：

1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。

2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。

3．塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。

4．气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差比泡罩塔小。

5．塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的 50%～80%，但是比筛板塔高 20%～30。

但是，浮阀塔的抗腐蚀性较高（防止浮阀锈死在塔板上），所以一般采用不锈钢作成，致使浮阀造价昂贵，推广受到一定限制。随着科学技术的不断发展，各种新型填料，高效率塔板的不断被研制出来，浮阀塔的推广并不是越来越广。 近几十年来，人们对浮阀塔的研究越来越深入，生产经验越来越丰富，积累的设计数据比较完整，因此设计浮阀塔比较合适。

本次设计就是针对苯-甲苯体系，而进行的常压浮阀精馏塔的设计及其辅助设备的选型。

由于此次设计时间紧张，本人水平有限，难免有遗漏谬误之处，恳切希望各

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位老师指出，以便修正。

2011年12月

目 录

第一章 概述????????????????????? 5 第二章 总体设计方案

? 2.1操作压强的选择??????????????????6 ? 2.2 物料的进料状态……………………………………………7 ? 2.3 塔釜的加热方式……………………………………7 ? 2.4回流方式…………………………10

第三章 精馏过程工艺流程图 第四章 理论板数的确定

? 4.1全塔物料衡算D W

? 4.2 列出苯-甲苯相平衡数据 ? 4.3确定回流比R

? 4.4理论板数的确定 ? 4.5实际板数的确定

第五章 塔体主要工艺尺寸的确定

? 2.5浮阀精馏塔塔体工艺尺寸计算……………………… 13 ? 2.6 塔板主要工艺尺寸的计算……………………………15 ? 2.7塔板流体力学验算…………………………………… 20 ? 2.8塔板负荷性能图及操作弹性……………………….....24 ? 2.9浮阀塔主要设计参数工艺参数汇总???????28 ? 2.10 辅助设备的选择?????????????? 29

第三章 结论

◆3.1体会……………………………………………………….38 ◆3.2致谢………………………………………………………39 ◆3.3 参考文献……………………………………………… 40

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第一章 概述

塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔。一般，与填料塔相比，板式塔具有效率高、处理量大、重量轻及便于检修等特点，但其结构较复杂，阻力降较大。在各种塔型中，当前应用最广泛的是筛板塔和浮阀塔。

浮阀塔的优点：

1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。

2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。

3．塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。

4．气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差比泡罩塔小。

5．塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的 50%～80%，但是比筛板塔高 20%～30。

但是，浮阀塔的抗腐蚀性较高（防止浮阀锈死在塔板上），所以一般采用不锈钢作成，致使浮阀造价昂贵，推广受到一定限制。随着科学技术的不断发展，各种新型填料，高效率塔板的不断被研制出来，浮阀塔的推广并不是越来越广。 近几十年来，人们对浮阀塔的研究越来越深入，生产经验越来越丰富，积累的设计数据比较完整，因此设计浮阀塔比较合适。

第二章 总体设计方案

2.1 操作压强的选择

塔顶压强为101.3kPa(表压)，单板压降不大于0.64kPa。

2.2 物料的进料状态

因为常温进料 所以 q>1 计算q值

原料液的汽化热为： rm =0.15x415x78+0.85x433x92=38716.1 由图可查出进料组成为XF=0.15时，溶液的泡点温度为104℃ 平均温度=（104+15.7）/2=59.85℃

由附录查在温度为59.85℃下苯和甲苯的比热容为1.82kj/(kg*k) 则原料液的平均比热容为CP =1.82x78x0.15+1.82x92x0.85=163.62 q =(CPΔT+ rm )/ rm =((104-15.7)x163.62+38716.1)/ 38716.1=1.37 所以q线方程为y=3.7x-0.41

2.3 塔釜加热方式：

本次分离任务采设置再沸器，采用间接蒸汽加热，以提供做够的热量。

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