化工原理课程设计--分离苯—甲苯混合液的筛板精馏塔.doc

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1、化工原理课程设计任务书设计题目：分离苯—甲苯混合液的筛板精馏塔生产能力：年处理苯—甲苯混合液30000t（开工率300天/a）;原料：组成为45%（苯的质量分数）的苯—甲苯混合液；分离要求：塔顶流出液的组成为0.92，塔底釜液的组成为0.02。设计条件:1、处理量：30000（吨/年）。2、进料组成：甲苯、乙苯的混合溶液，含甲苯的质量分数为30%。3、进料状态：泡点进料4、料液初温：35℃5、冷却水的温度：25℃6、饱和蒸汽压强：5Kgf/cm2(1Kgf/cm2=98.066)KPa7、精馏塔塔顶压强:4K

2、Pa(表压)8、单板压降不大于0.7kPa9、总塔效率为0.5210、分离要求：塔顶的甲苯含量不小于92%(质量分数),塔底的甲苯含量不大于2%(质量分数)。11、设备热损失为加热蒸汽供热量的5%12、年开工时间：300（天）13、完成日期：2011年12月25日14、厂址：湖北荆门地区（大气压为760mmHg）41化工原理课程设计任务书一、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/kmol甲苯的摩尔质量MB=92.13kg/kmolxF==0.491xD==0.

3、931xw==0.024（2）原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量MF=0.491*78.11+(1-0.491)*92.13=85.24kg/kmolMD=0.931*78.11+(1-0.931)*92.13=79.08kg/kmolMW=0.024*78.11+(1-0.024)*92.13=91.80kg/kmol（3）物料衡算原料处理量F=3*10^7/(300*24)/85.24=48.88kmol/h总物料衡算F=D+W苯物料衡算48.88*0.491=0.931*D+0.024*WD=25.1

4、7kmol/hW=23.71kmol/h二、塔板数的确定(1)理论板层数NT的求取41化工原理课程设计任务书苯-甲苯物系在某些温度下的α值t/℃80.184889296100104108110.6α2.602.562.532.492.462.432.402.372.35取α=2.48①二元物系的相平衡方程：y=②求最小回流比及操作回流比采用作图法求最小回流比。在图中对角线上自点e(0.491,0.491)坐垂线ef即为q线，该线与平衡线的交点坐标为：yq=0.705xq=0.491最小回流比为：Rmin=(x

5、D-yq)/(yq-xq)==1.06取操作回流比为：R=2*Rmin=2*1.06=2.12③求精馏塔的气、液相负荷。L=R*D=2.12*25.17=53.36(kmol/h)V=(R+1)*D=3.12*25.17=78.53(kmol/h)L’=L+qF=53.36+48.88=102.24(kmol/h)V’=V=78.53(kmol/h)④求操作线方程精馏段操作线方程为提留段操作线方程为41化工原理课程设计任务书ym+1=1.302xm-0.007⑤图解法求理论板层数。采用图解法求理论板层数，如图

6、所示。由图可知：总理论板层数NT=11(包括再沸器)进料板位置NF=5(1)实际板层数的求取精馏段实际板层数N精=4/0.52=7.69≈8提留段实际板层数N提=6/0.52=11.54≈1241化工原理课程设计任务书三、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算(一)、操作压力计算塔顶操作压力pD=101.3+4=105.3Kpa每层塔板压降ΔP=0.52KPa进料板压力PF=105.3+0.52×8=109.5KPa精馏段平均压力Pm1==107.4KPa塔底操作压力PW=109.5+0.52×12=115.

7、7KPa提馏段平均压力Pm2==112.6KPa(二)、操作温度计算依据操作压力，由泡点方程和露点方程和安托万方程绘出苯、甲苯的温度-组成图（图1、2、3分别为总压P=105.3KPa、P=109.5KPa、P=115.7KPa的温度-组成相图）其中苯、甲苯的饱和蒸汽压由安托尼方程lnP0=A-计算。查数据得：苯：A=6.9419B=2769.42C=-53.26温度范围（300—400）K甲苯：A=7.0580B=3076.65C=-54.65温度范围（330—430）K41化工原理课程设计任务书图1图24

8、1化工原理课程设计任务书图3查温度-组成图可得相应温度如下：塔顶温度：TD＝356K进料板温度：TF＝368K塔底温度：TW＝387.5K精馏段平均温度：Tm1＝(356+368)/2=362K提馏段平均温度：Tm2＝(368+387.5)/2=377.8K（三）、平均摩尔质量计算1、塔顶平均摩尔质量计算由y1=xD=0.931,查平衡曲线得x1=0.8450.931*78.11+(1-0.931)