苯-甲苯混合液分离系统-化工原理课程设计

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1、前言此次课程设计是对苯-甲苯混合液分离系统进行的专项设计。苯与甲苯是重要的化工原料，苯与甲苯混合溶液的分离技术一直是一个重要的课题，本设计以优化的理念进行估算设计合算力求达到较高而进行的方案进行的方案设计。苯、甲苯溶液的分离原理：将苯和甲苯混合液进入原料罐，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。被加热到泡点温度后，混合体系中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物咋精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，部分液

2、态进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，其中的气态部分重新回到精馏塔中。部分液相混合物从塔底进入到塔底产品冷却器中，部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复上述过程，同时进料口不断有原料的加入，完成苯与甲苯的分离。苯-甲苯混合液分离主体采用筛板式精馏塔，精馏装置核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通城塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求入下：一、生产力大：即单位塔截面大的汽液相流率，不会产生液泛等不正常流动。二、效率高：气液两相在塔内保持充分的

3、密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。三、流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作时，易于达到所要求的真空度。四、有一定的操作弹性：当汽液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会是效率发生较大的变化。五、结构简单，造价低，安装检修方便。六、能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。本设计是由方安琪，毕国庆，陈有敏，吴子龙，黄程光五人分工：苯-甲苯精馏塔的工艺设计，列管式料液预热的选型设计，作图，誊稿校对。设计中经过多次核算校对，力求数据准确。在设计过程中得到了徐继红老师的指导和

4、帮助，同时对于在设计中给予帮助的同学，再次一并表示感谢！由于时间仓促，加之设计人员的水平有限，另在筛板塔的装配图中少部分数据缺失及诸多不可预见性因素，难免有设计的缺陷和人不足之处，衷心希望各位专家老师的批评指正，使设计更趋完美。第二章塔设备的工艺计算一、相平衡的数据表7常压下苯——甲苯的气液平衡数据温度t℃液相中苯的摩尔分率x气相中苯的摩尔分率y110.560.000.00109.911.002.50108.793.007.11107.615.0011.2105.0510.020.8102.7915.029.4100.75

5、20.037.298.8425.044.297.1330.050.795.5835.056.694.0940.061.992.6945.066.791.4050.071.390.1155.075.580.8060.079.187.6365.082.586.5270.085.785.4475.088.584.4080.091.283.3385.093.682.2590.095.981.1195.098.080.6697.098.880.2199.099.6180.01100.0100.0按要求作：t-x（y）图，见附图2-1

6、二、物料衡算（一）原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量甲苯的摩尔质量料液组成塔顶产品的组成塔底产品的组成（二）原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量（三）物料衡算原料处理量总物料衡算苯物料衡算联立解得：表2-2—物料衡算结果一览表组分1苯（A）甲苯（Ｂ）合计进料质量分数0.450.551.00质量流量（ｋｇ／ｈ）4999.956111.0511111摩尔分率0.4910.5091.00摩尔流量Ｆi（Ｋmol／h）63.8366.17130塔顶质量分数0.990.011.00质量流量（kg/h）5658.6057.16

7、5715.76摩尔分率0.9990.0011.00摩尔流量（Kmol/h）62.210.0662.27塔底质量分数0.020.981.00质量流量105.825185.255291.07摩尔分率0.0240.9761.00摩尔流量1.6366.1067.73三、塔板板数的确定（一）最小回流比及操作回流比XF=0.4911查表由内插法得tF=91.68℃当tF=91.68℃时，泡点进料，在进料板前加一个加热器，所以q=1查数据由内插法得恒沸点为Rmin=Xd-yeye-Xe=99.15-70.4870.48-49.11=1.

8、36R=1.2Rmin=1.63（二）求理论塔板数NT精馏段方程：进料为泡点进料，q=1所以精馏段提馏段的交点为（0.4911，0.6812）b（xw,xw）=(0.02315,0.02315),所以提馏段的方程又逐板计算法，取α=2.475y1=xD=0.9915y2=0.9839x2=0.9611y