化工原理课程设计苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计

得Rmin?(ye?xD)(0.491?0.9744)??2.315

(xF?ye)(0.2822?0.491)回流比为最小回流比的1.8倍，即 R?1.8Rmin?1.8?2.315?4.17 （3)精馏塔的气、液相流量

精馏段：L?RD?4.17?39.89?166.23kmolh

l V?L?D?(R?1)D?5.17?39.89?206.23kmoh,提馏段：V?V?(1?qF)?V?206.23kmol h,l L?L?qF?166.23?142?308.23kmoh(4)操作线方程

精馏段操作线方程 yn?1?RxnxD??0.807xn?0.188 R?1R?1L,xmWxw提馏段操作线方程 ym?1?,?,?1.495xm?0.0058

VV?x2.4537x?又因为相平衡方程为 yP?

1?(??1)x1?1.4537x所以联立操作线方程，由逐板计算法求得理论塔板数，过程如下：

4第一块塔板上升的蒸汽组成 y1?xD?0.974从第一块塔板下降的

液体组成由相平衡：x?y??(??1)y?0.9744?0.9344

2.4537?1.4537?0.9744同理如此反复计算如下表4所示

y x y x 1 0.9744 0.9394 9 0.3234 0.163 2 0.946 0.8773 10 0.238 0.1129 3 4 5 6 7 8 0.896 0.8161 0.7077 0.5888 0.4854 0.4093 0.7783 0.6439 0.4966 0.3685 0.2777 0.2202 11 12 13 14 15 0.163 0.1041 0.06181 0.03329 0.01489 0.0735 0.04522 0.02614 0.01384 0.006122 13

总理论板数为15块（包括蒸馏釜），精馏段理论板数为6块，第7块板为加料板，提馏段理论板数为8块，第15块板x15?xw?0.006122 6.1.2全塔效率的计算

表5苯和甲苯的液体粘度

t/℃ 80 0.308 0.311 90 0.279 0.286 100 0.255 0.264 110 0.233 0.254 120 0.215 0.228 u苯mPa u甲苯mPa 00由6.2.1得：塔顶温度tD?80.9C，塔釜温度tw?105C，全塔平均0温度tm?92.95C。由表5通过试差法分别查得苯、甲苯的粘度

当时tD?80.90C，u苯?0.301mPa?su甲苯?0.305mPa?s

0当tF?85.53C 时，u苯?0.268mPa?su甲苯?0.276mPa?s

当时tw?1050C，u苯?0.234mPa?su甲苯?0.230mPa?s 根据液相平均黏度公式lg?m?则在塔顶有

?xl?

igilg?LDm?0.9744?lg0.301?(1?0.9744)?lg0.305??LDm?0.301mPs

在进料板有

lg?LFm?0.2822?lg0.268?(1?0.2822)?lg0.276

??LFm?0.274mPs 在塔底有

lg?LWm?0.0118?lg0.234?(1?0.0118)?lg0.230

??LWm?0.231mPs

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则液相平均黏度为：

?DmWmLm??L??LFm??L?0.301?0.274?0.23033?0.269mPs

全塔效率为

ET?0.49?(??L)?0.245?0.49?(2.35?0.269)?0.245?0.548

6.1.3实际板数的求取

已知全塔效率为0.548，则有

N?实际??N?理论?0.548?150.548?28 其中N?精馏??680.548?11N?提馏??0.548?15 总板数为28（包括蒸馏釜），精馏段板数为11，提馏段板数为156.2筛板塔主体尺寸的计算

6.2.1 筛板塔的工艺条件 (1)操作压力的计算

已知：每层塔板压降 ?P?0.7kpa 塔顶操作压力PD?4?101.3kpa?105.3kpa 进料板压力PF?105.3?0.7?11?113kpa 塔底操作压力PW?105.3?0.7?28?124.9kpa 精馏段平均压力 Pm1?(105.3?113)2?109.15kpa 提馏段平均压力Pm2?(124.9?113)2?118.95kpa (2)操作温度的计算

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表6 苯-甲苯的气液平衡数据（101.3kPa）

苯的摩尔分数 液相x 0.0 0.088 0.200 0.300 0.397 0.489 气相y 0.0 0.212 0.37 0.500 0.618 0.710 温度t0 C110.6 106.1 102.2 98.6 95.2 92.1 苯的摩尔分数 液相x 0.592 0.700 0.803 0.903 0.950 1.00 气相y 0.789 0.853 0.914 0.957 0.979 1.00 温度t0 C89.4 86.8 84.4 82.3 81.2 80.2 如表2所示，依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中苯、甲苯的饱和蒸汽有安托尼方程计算，计算结果如下：

lgPA?6.031?0121101345lgPB?6.080?

t?220.8t?219.5把试差得到结果代入到上式计算得到的结果如下：

0塔顶温度tD?80.9C进料板温度tF?85.530C塔底温度tW?1050C 0精馏段平均温度tm?(80.9?85.53)2?83.22C

0提馏段平均温度tm?(105?85.53)2?95.27C

（3)平均摩尔质量计算 ⅰ)塔顶平均摩尔质量计算

由y1?xD?0.9744,代入相平衡方程得x1?0.9394

MVDM?0.9744?78??1?0.9744??92?78.36kgkmolMLDM?0.9394?78??1?0.9394??92?78.85kgkmol

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