年产3万吨苯-甲苯板式精馏塔工艺设计

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1、课程设计题目：年产3万吨苯-甲苯板式精馏塔工艺设计一、设计任务书（1）年处理含苯44%（质量分数，下同）（2）产品苯的含量不低于94%（3）残液中苯的含量不高于2%（4）操作条件：精馏塔的塔顶压力4Kpa（表压）进料状态泡点进料回流比1.87614加热蒸汽压力101.33Kpa（表压）单板压降0.7Kpa全塔效率52%（5）设备型式浮阀塔（F1）（6）产址天津地区（7）设备工作日300天，24h连续运行（8）水温17°（9）天津大气压101Kpa二、物料衡算苯的摩尔质量MA=12X6+6=78Kg/Kmol甲苯的摩尔质量MB=12X7+8=92Kg

2、/Kmol=0.481原料液产品的平均摩尔质量：MF==85.266塔顶产品的平均摩尔质量：MD==78.7182塔釜产品的平均摩尔质量：MW==91.671进料量F=3Xt/a==48.8665Kmol/h又有公式F=D+W(1)FXF=DXD+WXW(2)联立(1)、(2)得D=27.412Kmol/hW=21.454Kmol/h三、塔板数的确定0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0XWXFXDXD/(R+1)理论板层数放大1、操作回流比、最小回流比的计算泡

3、点进料q=1q线方程为X=XFq线方程与相平衡线交点为(xq,yq)=(0.481,0.71)最小回流比Rmin===1.0423取操作回流比R=1.8Rmin=1.8x1.0423=1.876142、求精馏塔的气、液相负荷L=RD=1.87614X27.412=51.4287kmol/hV=(R+1)D=(1.87614+1)X27.412=78.8407kmol/h3、精馏段操作线方程=xn+即y=0.6669x+0.32184.图解法求理论板层数采用直角阶梯法求理论板层数，如图所示，在塔底或恒沸点附近作图时要将图局部放大，求解结果为：理论板层

4、数NT=12（不包括再沸器）进料板位置NF=6精馏段的板层数N精=5提馏段的板层数N提=7（包括进料板）5、实际板层数的求取由题知：，则精馏段实际板层数N精=5/0.52=9.616≈10提馏段实际板层数N提=7/0.52=13.46≈13总实际板层数NP=N精+N提=23四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算1、操作压力塔顶操作压力PD=P当地+P表=101.325+4=105.325Kpa每层塔板压降△P=0.7Kpa进料板压降PF=PD+精馏段板数X0.7Kpa=105.325+10x0.7=112.33Kpa精馏段平均压降Pm=(105.

5、325+112.33)/2=108.83Kpa2、操作温度根据安托尼方程：lgP*=A-B/(C+t)和P=PA*Xa+PB*XbABC甲苯6.0791344.8219.428苯6.0301211.0220.79lgPA*=6.030-1211.0/(220.79+tD)lgPB*=6.079-1344.8/(219.428+tD)PD=PA*0.9487+PB*0.0513当tD=82.4℃时求得=105.178kpa当tD=82.5℃时求得=105.512kpa利用试代法求出tD=82.45℃同理得出tF=96.2℃精馏段平均温度tm=(82.

6、45+96.2)/2=89.325℃3、平均摩尔质量1、塔顶平均摩尔质量的计算XD=y1=0.9487查相平衡图得x1=0.8841MVDm=0.9487x78+0.0513x92=78.7182MLDm=0.8841x78+0.1159x92=79.62262、进料平均摩尔质量计算XF=0.481yF=0.695MVFm=0.695x78+0.305x92=82.27MLFm=0.481x78+0.519x92=85.2663、精馏段平均摩尔质量MVm=78.7182+82.27=80.4941MLm=79.6226+85.266=82.4443

7、4、平均密度1、气相平均密度ρVm===2.911kg/kmol2、液相平均密度苯和甲苯的液相密度温度t/℃8090100110/kg/m3815803.9792.5780.3ρB/kg/m3810800.2790.3780.3塔顶：由tD=82.45℃，查表中数据运用内插法求液相平均密度ρA=812.28kg/m3ρB=807.60kg/m3ρLDm==812.04kg/m3进料：由tF=97.63℃，查表中数据运用内插法求液相平均密度ρA=796.832kg/m3ρB=794.062kg/m3ρLFm==795.39kg/m3精馏段平均密度ρL

8、m=(812.04+795.39)/2=803.715kg/m35、液相表面张力1、塔顶液相平均表面张力计算利用“液体表面