苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计

（3）求精馏塔的气、液相负荷。

L?RD?4?75.07?300.28kmol/h

V?L?D?300.28?75.07?375.35kmol/h

L'?L?F?300.28?145.43?445.7kmol/h

V'?V?375.35kmol/h

（4）求操作线方程

精馏段操作线方程为 yRDn?1?R?1xxn?R?1?0.8xn?0.1995 y?L'W提镏段操作线方程为

m?1L'?Wxm?L'?Wxw?1.187xm?0.00536（5）图解法求理论板数

采用图解法求理论板数，如图1所示。求解结果为

总理论板数 NT?11 进料板位置 NF?5 3.2实际板数的求取 （1）求全塔效率

进料状况为泡点液体，则Rmin?1??1[xDx??(1?xD)] F1?xF把R?4

xD?0.997 xF?0.702代入上式中得 ??4.8

全塔效率公式E?0.245T?0.49(??L)

?L??xi?L,i?0.702?0.16?0.298?0.205?0.173

把?L、?代入全塔效率公式得，E?0.51 （2）精馏段实际板数 N精?40.51?8 提镏段实际板数 N7.8提?0.51?15

4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算

4.1操作压力的计算

塔顶操作压力 PD?101.3?4?105.3kPa

5

每层塔板压降 ?p?0.7kPa 进料板压力

PF?105.3?0.7?8?110.9kPa

塔底操作压力 P.3?0.7?22?120.7kPa W?105精馏段平均压力 Pm1?(105.3?110.9)/2?108.1kPa 提镏段平均压力 Pm2?(120.7?110.9)/2?115.8kPa 4.2操作温度的计算

表1 苯-氯苯Antoine常数数据表

A 6.01907 6.06832 6.3607 氯苯 6.10416 6.62988 oB 1204.682 1236.034 1466.083 1431.83 1897.41 C -53.072 -48.99 -15.44 -55.515 5.21 温度范围（K） 279-377 353-422 420-521 335-405 405-597 苯 ①假设塔顶的泡点温度t?82.1C，则纯组分的饱和蒸气压为

olgpA?6.06832?opA?107.75kPa对苯

1236.034?2.03242 ?48.99?82.1?273.15对氯苯

olgpB?6.10416?opB?21.24kPa1431.83?1.32715 ?55.515?82.1?273.15代入泡点方程和露点方程，得

?p?pB105.3?21.24x????0.972 ?107.75?21.24pA?pBp?107.75y?Ax??0.972?0.994?xD

p105.3故假设正确，塔顶温度为tD?82.1C

②假设塔顶的进料板温度t?90.46?C，则纯组分的饱和蒸气压为

o对苯

lgp?A?6.06832?p?.93kPaA?1371236.034?2.1397 ?48.99?90.46?273.15

6

1431.83对氯苯

lgp?B?6.10416??55.515?90.46?273.15?1.4578 p?B?28.628kPa代入泡点方程和露点方程，得

? x?p?pB105.3?28.628p???A?pB137.93?28.628?0.702?xF 假设正确，故进料板温度为tF?90.46?C

③假设塔底的泡点温度t?132oC，则纯组分的饱和蒸气压为

lgpo1236.034对苯

A?6.06832??48.99?132?273.15

poA?396.16kPa.41对氯苯

lgpoB?6.62988?18975.21?132?273.15

poB?108.17kPa代入泡点方程，得

x?p?poB105.3?101.42popo??0.013?xw A?B396.16-101.42假设正确，故塔底温度为tW?132oC

精馏段平均温度 tm1?(82.1?90.46)/2?86.3?C 提馏段平均温度 tm2?(132?90.46)/2?111.2?C 全塔平均温度 tm?(82.1?132)/2?107.0?C 4.3平均摩尔质量的计算

（1）塔顶平均摩尔质量的计算

由xD?y1?0.997，查平衡曲线（见图1）

，得x1?0.972 MVDm?0.997?78.11?(1?0.997)?112.56?78.21kg/kmolMLDm?0.972?78.11?(1?0.972)?112.56?79.07kg/kmol

（2）进料板平均摩尔质量的计算

由图解理论板得yF?0.906，查平衡曲线，得xF?0.667

7

MVFm?0.906?78.11?(1?0.906)?112.56?81.34kg/kmol MLFm?0.667?78.11?(1?0.667)?112.56?89.58kg/kmol

（3）塔底平均摩尔质量的计算

由图解理论板得yn?0.013，查平衡曲线，得xn?0.009

MVWm?0.013?78.11?(1?0.013)?112.56?111.19kg/kmol MLWm?0.009?78.11?(1?0.009)?112.56?112.25kg/kmol

（4）精馏段平均摩尔质量

MVM1?(78.32?81.34)/2?79.83kg/kmol MLM1?(79.07?89.58)/2?84.32kg/kmol

（5）提镏段平均摩尔质量

MVM2?(81.34?111.19)/2?96.26kg/kmol MLM2?(89.58?112.25)/2?100.92kg/kmol

4.4平均密度的计算 （1）气相平均密度计算

由理想气体状态方程计算，得

精馏段

?Pm1MVm1Vm1??108.1?79.833?273.15)?2.89kg/m3RT

m18.314?(86.提镏段?Pm2MVm2115.8?96Vm2?RT?.26314?(111.2?273.15)?3.49kg/m3

m28.（2）液相平均密度计算

1wi???Lm?i

塔顶tD?82.1?C时， ?A?912.13?1.1886?82.1?814.55kg/m3

?B?1124.4?1.0657?82.1?1036.91kg/m3

?1LDm?0.994/814.55?0.006/1036.91?815.60kg/m3进料板t3F?90.46?C时，?A?912.13?1.1886?90.46?804.61kg/m

?B?1124.4?1.0657?90.46?1028.00kg/m3

8