化工原理课程设计苯甲苯的分离[1]

化工原理分离苯与甲苯的论文

化工原理课程设计

–––––板式精馏塔的设计

系别：化学化工系 班级：09级1班 姓名：李飞 学号：200992074052

第 1 页 共 19 页

物料，热量等的的衡算

目录

一、化工原理课程设计任书

二、设计计算

1.设计方案的确定 2.精馏塔的物料衡算 3.塔板数的确定 4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算

6.塔板主要工艺尺寸的计算 7.筛板的流体力学验算 8.塔板负荷性能图

三、参考书目

板式精馏塔设计任务书

一 设计题目：

设计分离苯―甲苯连续精馏筛板塔 二、 设计任务及条件 1、 设计任务：

物料处理量： 4000kg/h

进料组成 ： 0.6 0.44 苯，苯-甲苯常温混合溶液同）

分离要求：

塔顶产品组成苯 0.975 0.99 塔底产品组成苯 0.0235 0.15

（质量分率，下物料，热量等的的衡算

2、 设计条件

塔顶表压： 4 kPa 单板压降： ≤0.7 kPa 全塔效率： 52%

1.设计方案的选定

本设计任务为分离苯一甲苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送人精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，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。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。2 精馏塔的物料衡算

(1) 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率

苯的摩尔质量 MA＝78.11kg/kmo；甲苯的摩尔质量 MB＝92.13kg/kmol 进料组成 XF＝

0.4478.11＝0.481

0.4478.11?0.5692.130.97578.11＝0.979

0.97578.11?0.02592.130.023578.11＝0.028

0.023578.11?0.976592.13馏出液组成 XD＝

釜残液组成 XW＝

（2）原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量

MF＝0.481×78.11＋0.519×92.13＝85.39kg/kmol MD＝0.979×78.11＋0.021×92.13＝78.40kg/kmol MW＝0.028×78.11＋0.972×92.13＝91.74kg/kmol

（3）物料衡算

改，，，原料处理量 F＝4000/85.39＝46.84kmol/h

总物料衡算 46.84=D＋W

苯物料衡算 46.84×0.481＝0.979D＋0.028 W

联立解得 D＝22.31kmol/h W＝24.53kmol/h

3 塔板数的确定

依操作压力由泡点方程通过试差差值法计算温度，其中笨，甲苯的饱和蒸汽压由安托尼方程计算，计算结果如下： 塔顶 tD＝80.6℃ P

s苯

＝102.9kpa P

s甲苯＝39.6kpa

物料，热量等的的衡算

进料板 tF＝93.0℃ P塔底 tW＝109.4℃ P

s苯s苯

＝148.2kpa

Ps甲苯＝59.7kpa

s甲苯

＝230.3kpa P＝97.8kpa

精馏段平均温度 tm＝(80.6+93.0)/2=86.8℃ 提馏段平均温度 tm＝(93.0+109.4)/2=101.2℃ 挥发度的计算： 塔顶 αD＝102.9/39.6=2.60 进料 αF＝148.2/59.7=2.48 塔底 αW＝230.3/97.8=2.35 全塔平均相对挥发度为 αm＝

?D?W＝2.6?2.35＝2.47

精馏段平均相对挥发度为 αm＝?D?F＝2.6?2.48＝2.54 饱和液体进料时，

Rmin＝

1??D??1??D????＝1.32 1.02 ??1??F1??F??取实际回流比为最小回流比的2 1.5倍，即R＝2.64 1.53 X＝

R?Rmin2.64?1.32＝ 改、、、、、＝0.36 0.202(0.01＜X＜0.9） R?12.64?1???D??1??W??lg???1??D?????W????????Nmin＝??1＝7.17 8.79

lg?m又由李德-吉利兰数据回归，计算N 则

N?Nmin＝0.545827-0.591422×X+0.002743/X＝0.341 0.44 N?2解得N＝12 16.18（不包括再沸器） 精馏段理论板数

???D??1??F??lg???1??D?????F?????????Nmin＝?1＝3.20 3.56

lg?m