苯—甲苯二元物系板式连续精馏塔.doc

课程设计任务书一、设计题目——苯—甲苯二元物系板式连续精馏塔原料：苯、甲苯 年处理量：36432t原料组成（苯的质量分率）：0.41塔顶产品组成：塔底产品组成：二、操作条件（1）塔顶压强：4kpa（2）进料热状况：q=1/3（3）回流比：R=1.3Rmin (4) 单板压降不大于0.7kpa三、设备型式筛板塔四、设计工作日每年330天，每天24小时连续运行五、厂址河北省（大气压约为101.3kpa）六、设计要求1.设计方案的确定及流程说明2.塔的工艺计算3.塔和塔板主要工艺尺寸的确定（1）塔高、塔径及塔板机构尺寸的确定（2）塔板的流体力学体验（3）塔板的负荷性能图4.设计结果一览表5.对本设计的评价表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A甲苯BC6H6C6H5—CH378.1192.1380.1110.6288.5318.576833.44107.7表2 苯和甲苯的饱和蒸汽压温度80.1859095100105110.6,kPa，kPa101.3340.0116.946.0155.763.3155.763.3179.274.3204.286.0240.0表3 常温下苯—甲苯气液平衡数据 温度80.1859095100105110.6液相中苯的摩尔分率汽相中苯的摩尔分率1.0001.0000.7800.9000.5810.7770.4120.6300.2580.4560.1300.26200表4 纯组分的表面张力 温度8090100110120苯，mN/m甲苯，Mn/m21.221.72020.618.819.517.518.416.217.3表5 组分的液相密度 温度(℃)8090100110120苯,kg/甲苯,kg/814809805801791791778780763768表6 液体粘度µ 温度(℃)8090100110120苯（mP.s）甲苯（mP.s）0.3080.3110.2790.2860.2550.2640.2330.2540.2150.228表7常压下苯——甲苯的气液平衡数据温度t℃液相中苯的摩尔分率x气相中苯的摩尔分率y110.560.000.00109.911.002.50108.793.007.11107.615.0011.2105.0510.020.8102.7915.029.4100.7520.037.298.8425.044.297.1330.050.795.5835.056.694.0940.061.992.6945.066.791.4050.071.390.1155.075.587.6365.082.586.5270.085.785.4475.088.584.4080.091.283.3385.093.682.2590.095.981.1195.098.080.6697.098.880.2199.099.6180.01100.0100.0图1常压下苯——甲苯的气液平衡数据图设计计算1 设计方案的确定本设计采用连续精馏流程，饱和液体进料。

塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐该物系属于易分离物系，最小回流比比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍塔釜采用饱和蒸汽间接加热，塔底产品冷却后送至储罐2.1原料液进料量、塔顶、塔底摩尔分率进料量：F=36432t/年=4600kg/h苯的摩尔质量 MA=78.11Kg/mol甲苯的摩尔质量 MB=9213Kg/mol 2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 2.3物料衡算总物料衡算：易挥发组分物料衡算：联立得，，D=4600/78.95=58.27kmol/hW=4876.14/91.80=53.12kmol/hF=9576.14/85.82=111.48kmol/h三 塔板数的确定 1.理论板层数的求取 苯-甲苯属理论物系，可采用图解法求理论板层数 ①由手册查得苯-甲苯物系的气液平衡数据，绘出x-y图x00.0580.1550.2560.3760.5080.6590.831y00.1280.3040.4530.5960.720.830.9431②求最小回流比及操作回流比 采用作图法求最小回流比。

在图中对角线上，自点e（0.450，0.450）做垂线，ef即为 进料线（q线），该线与平衡线的交点坐标为： =0.565 =0.350 故最小回流比为：= 取操作回流比为：③求精馏塔的气、液相负荷 ④求操作线方程精馏段操作线方⑤图解法求理论板层数采用图解法求理论板层数，求解结果为：总理论板层数，进料板位置2.实际板层数的求取查图得：塔顶 T=81.11 塔釜 T=109.5==95.3故塔平均温度为95.3℃根据内插法：①苯在95.3℃时的粘度为：②甲苯在95.3℃时的粘度为：依式 依式 精馏段实际板层数： 提馏段实际板层数：四 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 1.操作压力计算塔顶操作压力 kPa每层塔板压降 kPa进料板压力 kPa 塔釜压力 kPa 精馏段平均压力 kPa精馏段平均压力 kPa 2.操作温度计算读图知：塔顶温度 进料板温度 塔釜温度 3.平均摩尔质量计算 ⑴塔顶摩尔质量计算：由 ⑵进料板平均摩尔质量计算 由图解理论板，得 查平衡曲线，得 （3）塔釜摩尔质量计算 （3）精馏段平均摩尔质量 （4）提馏段平均摩尔质量 4.平均密度计算⑴气相平均密度计算 由理想气体状态方程计算，即 精馏段 提馏段 ⑵液相平均密度计算 液相平均密度依下式计算： ①塔顶液相平均密度计算： 由，查手册得 ， ②进料板液相平均密度计算 由，查手册得 进料板液相的质量分数计算 ③塔釜液相平均密度计算： 由，查手册得 ④精馏段液相平均密度为 提馏段液相平均密度为 5.液相平均表面张力计算 液相平均表面张力依下式计算，即 ⑴塔顶液相平均表面张力计算 由，查手册得 ⑵进料板液相平均表面张力计算 由，查手册得 ⑶塔釜段液相平均表面张力计算 由，查手册得 ⑷ 精馏段液相平均表面张力为： 提馏段液相平均表面张力为： 6.液相平均粘度计算 液相平均粘度依下式计算： ⑴塔顶液相平均粘度计算 由，查手册得 解得 ⑵进料板液相平均粘度计算 由，查手册得 解得 ⑶塔顶液相平均粘度计算 由，查手册得 解得 精馏段液相平均粘度为 提馏段液相平均粘度为 五 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 1.精馏段塔径的计算 （1） 精馏段的气、液相体积流率为： 由，其中的由图查取，图的横坐标为： 取板间距，则 查图得=0.075 取安全系数0.7，u=0.7 =0.879m/sjnnhD=按标准塔径圆整后为 塔截面积为 实际空塔气速为 2.提馏段塔径的计算提馏段的气、液相体积流率为： 由，其中的由图查取，图的横坐标为： 取板间距，则 查图得=0.083 取安全系数0.7，u=0.7 =0.89m/sD=按标准塔径圆整后为 塔截面积为 实际空塔气速为 3.精馏塔的高度的计算 精馏段有效高度为 提馏段有效高度为 在进料板上方开一人孔，其高度为0.8m，塔釜与裙坐为2.0m，塔顶封头为。