化工原理精馏塔设计说明书

化工原理 课程设计说明书

4.2.1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4-1 中对角线上，自点 e?0.304,0.304?作垂线e f即为进料线（q线），该线与平衡线的交点坐标为 yq?0.50 7 xq?0.0.3 04故最小回流比为 Rmin?xD?yqyq?xq?0.94?90.50?70.507?2.1 80.304操作回流比为

R?2Rmin?2?2.18?4.36

4.2.2求精馏塔的气、液相负荷

?9 L?RD?4.36?23.010k0m.5o6l h V??R?1?D?09?4.36??123.?100.56?74.?09 L??L?F?5mol /h V??V?123.6k1k2m3.o6l 5h/1k7m4.o6l 5h4.2.3求操作线方程

精馏段操作线方程为

LD100.56? y?x?xD?VV123.6523.09?0.94?9123.650.x8?130.177

提馏段操作线方程为

L?W174.6523.09y??x??xW?x???0.012?1.412x??0.00495

V?V?123.65123.654.2.4图解法求理论塔板数

采用图解法求理论塔板数，如图4-1 所示。求解结果为 总理论板层数 NT?11.（包括再沸器） 8进料板位置 NF?6 4.2.5实际板层数的求取

精馏段实际板层数 N精?5/0.5?2馏段实际板层数 N提?6.8/0.?5211

9.?6 13.?0 7化工原理 课程设计说明书

4.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 4.3.1操作压力计算

塔顶操作压力 PD?101.?3?410k5.P a3每层塔板压降 ?P?0.70kPa

进料板压力 PF?105.3?0.70?10?112.3kPa 精馏段平均压力 Pm??105.3?112.3?/2?108.8kPa

塔底压力 Pw?PF?0.70?14?112.3?0.70?14?122.1kPa

?提馏段平均压力 Pm??112.3?122.10?/2?117.20kPa 4.3.2操作温度计算

根据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中苯、甲苯的饱和蒸汽压由安托尼方程计算。计算结果如下： 塔顶温度 tD?82.4。C 进料板温度 tF?101.9。C 塔底温度 tW?117.26。C

精馏段平均温度 tm??82.4?101.9?/2?92.15。C

'。提馏段平均温度 tm??101.9?117.26?/2?109.58C

4.3.3平均摩尔质量计算

塔顶平均摩尔质量计算

由xD?y1?0.949查平衡曲线（见图4-1），得 x1?0.8 8 MVDm ol83?0.94?978.?m8.?11?1?0.949?92.k1g3k7/MLDm?0.88?78.11??1?0.88?92.13?79.79kg/kmol 进料板平均摩尔质量计算 由图解理论板（见图4-1），得 yF?0.445

查平衡曲线（见图4-1），得 xF?0.25 5MVFm?0.445?78.11??1?0.445?92.13?85.89kg/kmol MLFm?0.255?78.11??1?0.255?92.13?88.55kg/kmol

精馏段平均摩尔质量

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MVm??78.8?3 MLm??79.7?9 85.?/2kg82.kmol36?89//88.5/2kg84.kmol17 ?5? 提馏段平均摩尔质量计算

由x?xW?0.12，查平衡曲线（见图4-1），得 yW?0.03 1 MVWm l70?0.03?178.?m1.?11?1?0.031?92.k1g3k9 o 提馏段平均摩尔质量

/ MLWm o l 9 6 / ?0.01?278.?m1.?11?1?0.012?92.k1g3k9???85.8? MVm991.?/2kg88.kmol80 /?70???88.5? MLm54.3.4平均密度计算

!气相平均密度计算 ○

91.?/2kg90.kmol26 /?96 由理想气体状态方程计算，即 精馏段： ?Vm?PmMVm108.8?082.36??2.9kg5m/3 RTm8.31?4?152?92.?73.15 提馏段： ?Vm'?PmMVm117.2?91.7??3.377kg/m3 'RTm8.314??109.58?273.15?

表4-1 不同温度下苯与甲苯的物理参数

○2.液相平均密度

温度（℃) 密度(kg/m3) 粘度(mPa·s) 表面张力(mN/m)

苯 40 60 80 100 120 140 857.3 836.6 815 792.5 768.9 744.1 810 790.3 80 100 770 748.8 120 140 甲苯 848.2 829.3 t 苯 40 60 0.485 0.381 0.308 0.255 0.215 0.184 0.2 140 甲苯 0.459 0.373 0.311 0.264 0.228 t 苯 40 60 80 100 120 26.25 23.74 21.27 18.85 16.49 14.17 23.9 21.69 19.49 17.34 15.23 甲苯 26.22 液相平均密度依下式计算，即 1?Lm??ai/?i

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塔顶液相平均密度的计算

。 由tD?82.4C，查表4-1 得

?A?812.3kg/m3 ?B?807.6kg/m3

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?812.k0gm/ ?LDm?0.94/81?2.30.06/807.6 进料板液相平均密度的计算

。 由tF?101.9C，查表4-1 得

?A?790.3kg/m3 ?B?788.4kg/m3

进料板液相的质量分率

0.255?78.11?0.225 aA?0.255?78.11?0.745?92.131?788.8kg/m3 ?LFm?0.225/790.3?0.775/788.4精馏段液相平均密度为

?Lm??812.0?788.8?/2?800.4kg/m3 塔底液相平均密度的计算 由tW?117.26。C，查表4-1 得

?A?772.1kg/m3 ?B?772.8kg/m3

塔底液相的质量分率

0.012?78.11?0.010 aA?0.012?78.11?0.988?92.1313?772.k8gm/ ?LWm?0.01/77?2.10.99/772.8提馏段液相平均密度为

???788.8?772.8?/2?780.8kg/m3 ?Lm4.3.5液体平均表面张力计算

液体平均表面张力依下式计算，即

?Lm??xi?i

塔顶液相平均表面张力的计算

。由tD?82.4C，查表4-1 得

?A?20.97mN/m ?B?21.43mN/m

?LDm?0.949?20.97?0.051?21.43?20.99mN/m

进料板液相平均表面张力的计算 由tF?101.9。C，查表4-1 得

?A?18.63mN/m ?B?19.29mN/m

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