苯-氯苯分离过程浮阀板式精馏塔设计

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1、苯-氯苯分离浮阀精馏塔的工艺流程设计摘要本设计书对苯和氯苯的分离设备─浮阀精馏塔做了较详细的叙述，主要包括：工艺计算，辅助设备计算等。采用浮阀精馏塔，塔高14.37米，塔径1.2米，计算理论板数为8。算得全塔效率为0.52。塔顶使用全凝器，部分回流。精馏段实际板数为6，提馏段实际板数为11。通过板压降、漏液、液泛、雾沫夹带的流体力学验算，均在安全操作范围内。对塔的流体力学进行验证后，符合浮阀塔的操作性能。经过对塔设备的强度计算，满足设计要求。关键词：分离提纯或回收苯__氯苯精馏浮阀塔设备结构一．苯-氯苯分离过程浮阀板式精馏塔

2、设计任务1.1设计题目设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为98%的氯苯3.2万吨/年，塔顶馏出液中苯含量不低于98%，塔底馏出液中苯含量不高于0.2%，原料液中含苯65%（以上均为质量%）。1.2操作条件1.塔顶压强4kPa（表压）；2.进料热状况，自选；3.回流比，自选；4.塔底加热蒸汽压力0.5MPa(表压)；5.单板压降不大于0.7kPa；1.3塔板类型浮阀塔板（F1型）。第32页共32页苯-氯苯分离浮阀精馏塔的工艺流程设计1.4工作日每年330天，每天24小时连续运行。1.5厂址厂址为天津地区。1.6设计内容1

3、.精馏塔的物料衡算；2.塔板数的确定；3.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；4.精馏塔的塔体工艺尺寸计算；5.塔板主要工艺尺寸的计算；6.塔板的流体力学验算；7.塔板负荷性能图；8.精馏塔接管尺寸计算；9.绘制生产工艺流程图；10.绘制精馏塔设计条件图；11.绘制塔板施工图（可根据实际情况选作）；12.对设计过程的评述和有关问题的讨论。二、塔的工艺计算已知参数：苯、氯苯混合液处理量，F＝5000kg/h；；；；回流比R（自选）；进料热状况，；塔顶压强，；单板压降不大于。已知数据如下表所示：表3-1苯和氯苯的物理性质项目分

4、子式分子量M（g/mol）沸点（K）临界温度tC（℃）临界压强PC（atm）苯A氯苯B78.114112.559353.3404.9562.1632.448.344.6第32页共32页苯-氯苯分离浮阀精馏塔的工艺流程设计表3-2苯和氯苯的饱和蒸汽压温度(℃)8090100110120130131.8,mmHg760102513501760225028402900，mmHg148205293400543719760X10.6770.4420.2650.1270.01930y10.9130.7850.6130.3760.0722

5、0表3-3液体的表面张力（σ）温度(℃)8090100110120130苯，mN/m21.220.617.316.816.315.3氯苯，mN/m26.125.722.722.221.620.4表3-4苯与氯苯的液相密度温度(℃)8090100110120130苯,kg/817805793782770757氯苯,kg/1039102810181008997985表3-5液体粘度µ温度(℃)6080100120140苯（mP.s）0.3810.3080.2550.2150.184氯苯（mP.s）0.5150.4280.3630

6、.3130.2742.1塔的物料衡算1）料液及塔顶、塔底产品含苯摩尔分率2）平均分子量2.2、全塔物料衡算第32页共32页苯-氯苯分离浮阀精馏塔的工艺流程设计总物料衡算（1）易挥发组分物料衡算（2）联立上式（1）、（2）解得：∴2.3塔板数的确定2.2.3.1塔板数的计算在本设计中，苯—氯苯属于理想物系，可用图解法计算理论板数。其计算方法如下：（1）根据苯－氯苯的气液平衡数据作x-y图及t-x-y图（如下图所示）。通过气液平衡关系计算，计算结果列于上表3-2，通过表在t-x-y图直角坐标系中做出平衡曲线和对角线，并标出c点（

7、、）、e点（、）、a点（、）三点；（2）求最小回流比及操作回流比。因气液混合进料（液：气1：2）即第32页共32页苯-氯苯分离浮阀精馏塔的工艺流程设计，所以其q线方程为：，在x-y图中对角线上自点e作出进料线（q线），该线与平衡线的交点坐标为（），此即最小回流比时操作线与平衡线的交点坐标。依最小回流比计算式：。取操作回流比：。精馏段操作线方程：其截距为0.493即点，连接点和点可以作出精馏段操作线方程，与q线交于点，连接点、点可作出提馏段操作线方程。按照常规的图解法作梯级可得：第32页共32页苯-氯苯分离浮阀精馏塔的工艺流程

8、设计层（不包括再沸器），其中精馏段理论板数为3层，提馏段为5层（不包括再沸器），第4层为加料板图如上图所示2.2.3.2全塔效率依式：，根据塔顶、塔底液相组成查t-x-y图，求得塔平均温度为：℃，由表3-5及内插知该温度下苯和氯苯的粘度为：∴∴该温度下进料液相平均粘度为：则2.2.3.3实