程设计(苯—甲苯分离板式精馏塔)

y16?0.2525???x16?0.1207； y17?0.2061???x17?0.0955； y18?0.1609???x18?0.0723； y19?0.1194???x19?0.0522； y20?0.0835???x20?0.0367；

y21?0.0539???x21?0.0198?xW?0.02.

故理论板为21块，精馏板为10块，第11块为进料板. 4.2.1.2逐板法求塔板数

由此算得于逐板法得一致. 4.2.2 精馏塔塔效率的计算

在t=95.4℃时，此时查得苯和甲苯黏度：?苯?0.268，?甲苯?0.295 则：?L?0.268?0.25?0.295?0.75?0.2875

T?(80.1?110.6)/2?95.4℃时,此时的相对挥发度为：??pApB?158.6664.37?2.64

则：??L?0.2875?2.64?0.759

9

查奥康内尔精馏塔全塔板效率图得：E0?0.525.

4.3 塔的工艺条件及物性数据计算

4.3.1 混合液的平均摩尔质量计算 进料板苯的摩尔分数

在塔板数计算中得进料板的苯的摩尔分数为（94℃）： y=0.649 x=0.428

MVFmM=0.649*78+(1-0.649)*92=82.914kg/kmol =0.428*78+(1-0.428)*92=86.008kg/mol

LFm塔底摩尔分数（110.63℃）： x=0.024 y=0.024

MVWm?0.024*78?(1?0.024)*92?91.664kg/KmolM?0.024*78?(1?0.024)*92?91.664kg/kmol

LWm平均摩尔质量：

MVm=(82.914+91.664)/2=87.289kg/kmol

MLm=(86.008+91.664)/2=88.836kg/kmol

4.3.2平均密度计算 进料板平均密度：

t=94℃时，?苯=789kg/m33, ?甲苯=789kg/m3, ?苯=0.39 参考《化工原理》P361某些有机液体的相对密度图（下同） ?LFm=

10.39798?0.61798=798kg/m3

塔底平均密度：

t=110.63℃, ?苯=780kg/m3,?甲苯=775kg/m3, ?苯=0.02

1?m0.02780?LW?0.987753

?LW?775.1Kmol/mm故?Lm=(775.1+798)/2=786.55kg/m

_3

Em=102.315

?vm=

Pm*MVmRTm=

101.33*87.2878.314*(102.315?273.15)=2.83kg/m3

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4.3.3 液体的平均张力

t=110.63℃时, ?苯=17.2mN?m?1,?甲苯=17.8mN?m?1

t=94℃时，?苯=19.8?甲苯，?甲苯 =19.9mN?m?1 ，由《化工原理》第三版P379查得

t=101.63℃时，?Lw=0.024*17.2+（1-0.024）*17.8=17.7859mN?m?1 t=94℃时，?LF=0.428*19.8+（1-0.428）*19.9=19.8572mN?m?1 提馏段平均张力：?=

_19.8572?17.78562=18.82mN?m?1

4.3.4 提馏段气液相的体积流量 Lh=

LM'Lm?LmVMVm'=

230.382*88.886786.55163.548*87.2892.83=26.02m3/h

Vh=

?Vm==5044.5m3/h

4.4 塔体工艺尺寸计算

4.4.1 精馏段塔径计算

由FLV及（HT-hl）查Smith图（《化工单元过程及课程设计》P161） 气流动参数 FLV=

qVLhqVVH?L?V=

26.025044.5786.552.83=0.086

取塔盘清夜层高度 hL=0.07m HT=0.45m 液滴沉降高度 HT-hL=0.45m-0.07m=0.38m 当?=18.82时的负荷因子C20等于0.028 由工艺条件得：C=C20（液乏气速 uf=c

?L??V?V?20)0.2=0.081

786.55?2.832.83=0.081*=1.35m/s

取泛点率为0.75，故空塔气速u=0.75uf=0.75*1.35=1.013m/s 气相通过的塔截面积 A=取lw/D?0.7

AdAT

qVVsu?5044.53600*1.013=1.38m2

?[sin?1(lwD)?lwD1?(lwD)]/?=0.0877

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由AdAT计算D： AT?1?AAdAT?1.381?0.08772?1.513m

D=故取 D=1.4m

AT?4AT??1.388m

?4D?1.54m22 A?AT(1??0.997msAdAT)?1.405m2

u?qVVs/A?5044.53600*1.405

设计点的泛点率=uuf?0.9971.35?0.7394.4.2 精馏塔高度计算

(1)精馏段有效高度计算：

Z精=(N精-1)*HT=10*0.35=3.5m (2)提馏段有效高度计算：

Z提=(N提-1)*HT=(17-1)*0.45=7.2m 如进料板上面开一人孔，其高度为0.6m (3)精馏塔的有效高度为：

Z有=Z精+Z提+0.8=3.5+7.2+0.6=11.3m .(4) 精馏塔的实际高度为：

塔两端空间，上封头留1.5m. 下封头留1.5m. Z实= Z有+1.5*2=11.3+3=14.3m 4.4.3 溢流装置的计算

由《化工单元过程及设备课程设计》P166流液收缩图： 降管液的尺寸：Ad?AT?A?1.54?1.405?0.135m2 降液管宽度： bd?D[1?(lwD)]/2?0.2001m 选取hb=0.04m 溢流堰尺寸： lw?D(qVLhlwD)?1.4*0.7?0.98m

堰上液头高how, 取E=1 how?2.84*10?3E(lw)23?0.025m

堰高： hw?hl?how?0.07?0.025?0.045m 溢流强度：uL?qVLhlw?26.020.98?26.55[m/(m*h)]

3 降液管底隙流体速度：ub?qVLslwhb?26.023600*0.98*0.04?0.184m/s

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