化工原理红色为加入的提馏段部分
齐齐哈尔大学化工原理课程设计- 1 -目目 录录（一）设计任务书（二）主要物性参数表 （三）精馏塔的物料衡算（四）塔板数的确定1. 理论板层数的求取2. 全塔效率的求取3. 实际板层数的求取（五）精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算1.操作压力计算2.操作温度计算3.平均摩尔质量计算4.液体平均密度计算5.液体平均表面张力计算6.液体平均黏度计算（六） 精馏塔塔体工艺尺寸计算1.塔径的计算2.精馏塔有效高度的计算（七） 塔板主要工艺尺寸的计算1. 溢流装置计算2. 塔板布置（八） 筛板的流体力学验算1. 塔板压降齐齐哈尔大学化工原理课程设计- 2 -2. 液面落差3. 液沫夹带4 漏液5. 液泛（九） 塔板负荷性能图1. 漏液线2. 液沫夹带线3. 液相负荷下限线4. 液相负荷上限线5. 液泛线（十） 主要接管尺寸的选取（十一） 法兰的选取 （十二） 封头的选取（十三） 设计结果汇总（十四） 精馏塔工艺流程图（十五） 设计中主要符号说明（十六） 参考文献齐齐哈尔大学化工原理课程设计- 3 -齐齐哈尔大学化工原理课程设计- 4 -（一）（一） 、设计任务书、设计任务书 一、设计题目：分离苯甲苯精馏设计二、设计任务及操作条件1设计任务生产能力（进料量）：45000 吨/年操作周期：7200 小时/年进料组成：41（质量分率，下同）塔顶产品组成：96塔底产品组成：1全塔效率：522操作条件操作压力：4 Kpa进料状态：自选单板压降：0.7 kPa3设备型式：筛板塔4厂址：齐齐哈尔地区（二）（二） 、主要物性参数表、主要物性参数表1苯和甲苯的物理性质项目分子式 分子量M沸点临界温度tc,临界压强 Pc,KPa苯C6H67811 8012885 68334甲苯C6H5-CH39213 110631857 41077齐齐哈尔大学化工原理课程设计- 5 -2. 常压下苯甲苯的气液平衡数据温度，液相中苯的摩尔分数，x气相中苯的摩尔分数，y11056000000109911002501087930071110761500112105051002081027915029410075200372988425044297133005079558350566940940061992694506679140500713901155075588806007918733650825865270085785447508858440800912齐齐哈尔大学化工原理课程设计- 6 -8333850936822590095981119509808066970988802199099618001100010003饱和蒸气压 P苯甲苯的饱和蒸气压可用方程求算，即CtBAp*lg式中 t_物系温度，P_饱和蒸气压，KpaABC_Antoine 常数，其值见附表：组分ABC苯603212063522024甲苯6078134394219584.苯与甲苯的液相密度温度 t，8090100110120L苯,kg/m3815803.9792.5780.3768.9L甲苯,kg/m3810800.2790.3780.3770.05.液体表面张力齐齐哈尔大学化工原理课程设计- 7 -温度t，8090100110120苯 , mN/m21.2720.0618.8517.6616.49甲苯 ,mN/m21.6920.5919.9418.4117.316液体粘度 L温度t，8090100110120苯，mPa.s0.3080.2790.2550.2330.215甲苯，mPa.s0.3110.2860.2640.2540.2287液体汽化热4温度t，8090100110120苯，KJ/Kg394.1386.9379.3371.5363.2甲苯，KJ/Kg379.9373.8367.6361.2354.68塔板分块数表齐齐哈尔大学化工原理课程设计- 8 -塔径，mm800120014016001800200022002400塔板分块34569塔板间距与塔径关系3（五）（五） 、精馏塔的物料衡算、精馏塔的物料衡算1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量 MA=78.11 Kg/Kmol甲苯的摩尔质量 MB=92.13 Kg/Kmol BBAAA mWWmWX/m/A进料组分摩尔分率 Xf=0.45013.92/ )41. 01 (11.78/41. 011.78/41. 0塔顶产品组成（浓度）Xd=0.96613.92/ )96. 01 (11.78/96. 011.78/96. 0塔底产品组成（浓度）Xw=0.01213.92/ )01. 01 (11.78/01. 011.78/01. 03.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量塔径 D,m 0.30.5 0.50.8 0.81.6 1.62.0 2.02.4 >2.4板间距 HT,mm 200300300350 350450 450600 500800 800齐齐哈尔大学化工原理课程设计- 9 -0.450×78.11+（1-0.450）×92.1385.281Kg/KmolFM0.966×78.11+（1-0.966）×92.1378.587Kg/KmolDM0.012×78.11+（1-0.012）×92.1391.962Kg/KmolWM4.物料衡算原料处理量 F=72.83Kmol/h7200821.85100045000 总物料恒算 F=D+W =72.83Kmol/h苯物料恒算 WDFWxDxFx0.45×72.830.966D+0.012W 联立解得 D33.45Kmol/h W39.38Kmol/hF原料液流量D塔顶产品量W塔底产品量（六）（六） 塔板数的确定塔板数的确定1.理论板层数 NT的求取苯甲苯理想物系，可采取图解求理论板层数(1)由手册（表 2）查苯甲苯物系的气液平衡数据绘出 X-Y 图,见下图。齐齐哈尔大学化工原理课程设计- 10 -(2)求最小回流比及操作回流比采用图解法求最小回流比。选择泡点进料，则 q=1;xq=xF在上图中对角线线上，自点 e（0.450，0.450）作垂线 ef 即为进料线（q 线）,该线与平衡线交点坐标为yq =0.667 xq =0.450故最小回流比为:378. 1450. 0667. 0667. 0966. 0yyxq minqqD xR可取操作回流比为 R=1.5 Rmin =1.5×1.378=2.067(3)求精馏的气、液相负荷齐齐哈尔大学化工原理课程设计- 11 -L=RD2.067×33.4569.14Kmol/hV=(R+1)D(2.067+1)×33.45102.59Kmol/hL´L+F69.14+72.83=141.97Kmol/hV´V102.59Kmol/h(4)求操作线方程精馏段操作线方程315. 0674. 0966. 01067. 21 1067. 2067. 211 1xxRxRRy Dn提馏段操作线方程00461. 0384. 1012. 059.10238.39 59.10297.141 '''yxxxVWxVLwm(5)图解法求理论塔板层数采用图解法求理论板层数，如上图所示。求解结果为总理论板层数 NT15进料板位置 NF72.实际板层数的求取精馏段实际板层数 N精7/0.5213.46提馏段实际板层数 N=8/0.52-1=14.38（七）（七）. . 精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算1.操作压力计算（每块塔板压降P0.7Kpa）塔顶操作压力 PD=101.325+4=105.325KPa进料板压力 PF=105.325+0.7×14=115.125KPa总压降为P总=29×P=29×0.7=20.3 KPa塔底操作压力 Pw=105.325+20.3=125.625KPa齐齐哈尔大学化工原理课程设计- 12 -精馏段平均压力 KPa225.1102FD mPPP提馏段平均压力 KPa375.1202'F mPPwP2.操作温度计算（试差法）泡点方程：*BAB APPPPx安托尼方程：CtBAP*lg（1）求塔顶温度 tD其中 P=105.325KPa由 xD=y1=0.966 查平衡曲线得 x1=0.916设 tD=82.3lgPA= PA=110.814KPa 044. 224.2203 .8235.1206032. 6CtBAlgPB= PB=42.276KPa 626. 158.2193 .8294.1343078. 6CtBA920. 0276.42814.110276.42325.105* BAB APPPPx设 tD=82.4lgPA= PA=111.150KPa 046. 224.2204 .8235.1206032. 6CtBAlgPB= PB=42.420KPa 628. 158.2194 .8294.1343078. 6CtBA91
