苯和甲苯

化工原理与化工设备机械基础课程设计

课题名称：分离苯-甲苯混合液的浮阀式精馏塔工艺设计

专业：化学工程与工艺

姓名：胡晓雪

学号：040740226

指导老师：谭志斗老师、周红艳老师

设计日期：2010-06-14

摘要

精馏操作对塔设备的基本要求：精馏是气.液两相间的传质过程，所以作为气——

液传质的塔设备，就必须使气，液两相得到最密切而又最充分的接触。浮阀塔广

泛用于精馏，吸收和解吸等过程。其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮

阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平进入塔板上液层进行两相接触，浮阀可根

据气体流量的大小上下浮动，自行调节。

浮阀塔的主要有点是生产能力大，操作弹性较大，塔板效率高，气体压强降及液

面落差较小，塔的造价低，塔板结构较简单。

关键词：精馏传质浮阀塔

Abstract:Theoperationofrectificationontheequipmentrequiredis：rectificationis

thetwoofthequalitygas–liquidofmass–transfercour,asgas–liquidthe

spreadoftheequipment,itmustbemade,ve

toweriswidelyudtoabsorbtionanddesorptionrectification,ncharacteristic

isonboardtheholewithachangeofthevalvestemfromthesurroundingasteadyrate

ofthetowerontheleveloflayer2incontactwithvalveinthesizeoftheflowofgas

Thevalvesareofthetowerislargeincapacity,theoperation,thegreaterefficiencyandits

pressurefalldownandthelevelofsmaller,lowcost,thestructureissimple.

Keywords：rectificationmass–transfervalvetower

目录

第一章前言

1.塔设备在化工生产中的作用和地位

2.设计背景

3.设计任务及要求

4.问题研究

5.相关物性参数

6.苯甲苯在工业上的用途

第二章塔的工艺的计算

1.温度的分布

2.物料衡算

3.塔板的计算

4.塔的工艺条件及物料数据计算

5.塔径的计算

6.塔板结构的确定

7.流体力学的计算

8.精馏流程图

第三章塔的结构设计

1.手孔与人孔

2.群座

3.塔高的计算

第四章强度校核

1、设计条件

2、塔壳和封头厚度的计算

3、塔设备质量载荷计算

4、风载荷和风弯矩的计算

5、地震弯矩的计算

6、偏心弯矩的计算

7、各种载荷引起的轴向应力

8、塔体和群座危险截面的强度与稳定校核

9、塔体与水压试验和吊装时的应力校核

10、基础环设计

11、地脚螺栓计算

第1章前言

1.1塔设备在化工生产中的作用和地位

塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。塔设备的设计和研究，已经

受到化工行业的极大重视。在化工生产中，塔设备的性能对于整个装置的产品产

量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有非

常重大的影响。

精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度。即在同一温度下，

各组分的饱和蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组分转移到汽相中，汽相中的

重组分转移到液相中，从而达到分离的目的。因此精馏塔操作弹性的好坏直接关

系到石油化工企业的经济效益。

1.2设计背景

为了加强工业技术的竞争力，长期以来，各国都在加大塔的研究力度。如今

在我国常用的板式塔中主要为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔和舌型塔等。填料种类出

拉西、环鲍尔环外，阶梯环以及波纹填料、金属丝网填料等规整填料也常采用。

更加强了对筛板塔的研究，提出了斜空塔和浮动喷射塔等新塔型。同时我国还进

口一些新型塔设备，这些设备的引进也带动了我国自己的塔设备的科研、设计工

作，加速了我国塔技术的开发。

国外关于塔的研究如今已经放慢了脚步，是因为已经研究出了塔盘的效率并

不取决与塔盘的结构，而是主要取决与物系的性质，如：挥发度、黏度、混合物

的组分等。国外已经转向研究“在提高处理能力和简化结构的前提下，保持适当

的操作弹性和压力降，并尽量提高塔盘的效率。”在新型填料方面则在努力的研

究发展有利于气液分布均匀、高效和制造方便的填料。

1.3设计任务及要求

进料量每年1000吨，原料中含苯40%（质量分数），以泡点状态送入塔内。

要求塔顶馏出物含苯98.5%（重量），塔釜残液中含苯不大于2.5%。

1.4问题研究

本设计是针对苯—甲苯的分离而专门设计的塔设备。根据设计条件以及给出的数

据描述出塔温度的分布，求得最小回流比以及塔顶的相对挥发度、塔釜的相对挥

发度、全塔平均相对挥发度，又根据物料平衡公式分别计算出精馏段和提馏段的

汽、液两相的流量。之后，计算塔板数、塔径等。根据这些计算结果进行了塔板

结构的设计等。计算和设计这些之后进行了有关的力学性能计算和一系列的校核。

1.5相关物性参数

（1）苯和甲苯的物理参数

分子式相对分子质量沸点℃临界温度℃临界压力MPa

苯（A）