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1、化工原理课程设计说明书设计题目:分离甲苯-苯的混合液设计者:专业:学号:指导老师:2007年6月27日36厦门大学化学工程与生物工程系化工原理课程设计任务书设计题目:分离甲苯-苯的混合液设计条件:处理量:4吨/小时进料浓度:40%甲苯(质量)处理要求:塔顶甲苯浓度≤4.5%(质量)塔底甲苯浓度≥96.5%(质量)年工作小时:7200小时专业:化工学号:姓名:指导老师:36目录1设计的方案简介2工艺流程图3精馏工段工艺计算4附属设备及主要附件的选型5参考文献6附件1设计的方案简介本设计采用板塔精馏塔连续分离苯-甲苯混合液,精馏时为泡点进料,回流
2、比为最小回流比的1.791倍.设计中利用离心泵来输送物料和冷凝水.加热介质均为140℃,表压0.2Mpa的水蒸气,换热后降温至100℃;冷却介质为初温为25℃的水,换热后升温至35℃;塔顶采出液经换热降温至35℃,换热形式均采用间壁逆流换热,.362工艺流程图 利用离心泵把物料从储槽输送至预热器,加热至泡点时进入精馏塔进行连续精馏操作,上升蒸气经塔顶的冷凝器冷凝至泡点,部分回流,部分采出;釜底混合液经过再沸器加热,形成的蒸气回到塔中维持一定的蒸气量,剩下的釜底液从出料管导出。 流程图见附件6.2。3精馏工段工艺计算 3.1工艺条件系统进料
3、:25℃处理量:4吨/小时进料浓度:40%甲苯(质量)处理要求:塔顶甲苯浓度≦4.5%(质量)36塔底甲苯浓度≧96.5%(质量)设备形式:筛板塔进塔物料状态:泡点进料回流比:1.791Rmin塔顶压强:4kPa(表压)冷却水温:25℃加热蒸汽:0.2MPa(表压)单板压降:<0.7kPa塔顶冷凝采用全凝器。塔低再沸器为间壁加热。年工作:7200小时年工作日:300天,连续操作3.2双组分理想系统 系统汽液平衡数据(t-x-y;x-y)表1苯-甲苯的平衡数据t/℃80.1859095100105110.6x1.00.7800.5810.41
4、20.2580.1300y1.00.8970.7730.6330.4610.269036系统汽液平衡数据图(t-x-y;x-y)见附件。3.3塔的物料衡算3.3.1料液及塔顶、塔底产品组分质量(摩尔)分率苯的摩尔质量78.114kg/kmol甲苯摩尔质量92.141kg/kmol料液组分xF==0.639塔顶组分xD==0.962塔底组分xW==0.041上述各点对应气相组成,通过t-x-y图读取:yF=0.815,yD=0.990,yW=0.0903.3.2平均分子量MFL=0.639×78.114+(1-0.639)×92.141=83.
5、178kg/kmolMFV=0.815×78.114+(1-0.815)×92.141=80.709kg/kmolMDL=0.962×78.114+(1-0.962)×92.141=78.647kg/kmolMDV=0.990×78.114+(1-0.990)×92.141=78.254kg/kmolMWL=0.041×78.114+(1-0.041)×92.141=91.566kg/kmol36MWV=0.090×78.114+(1-0.090)×92.141=90.879kg/kmol3.3.3总物料衡算、易挥发组分物料衡算总物料衡算D+
6、W=F=4000/83.178=48.090kmol/h(a)易挥发组分物料衡算DxD+WxW=FxF(b)联解(a)、(b)得到:D=31.225kmol/hW=16.865kmol/h3.4塔板数的确定3.4.1最小回流比泡点进料q=1.xq=xF=0.639通过y-x图,得到yq=0.815已知xD=0.962,yD=0.990Rmin===0.8353.4.2回流比取操作回流比为1.791,所以R=1.791×Rmin=1.4953.4.3精馏段操作线方程y=x+=0.599x+0.386q线方程x=xF=0.6393.4.4图解得理
7、论板数NT36在对角线上定出点a(0.962,0.962),在y轴上定出截距的点b(0,0.386),连接ab即为精馏段操作线。在对角线上定出点e(0.639,0.639),过点e作垂直于x轴的直线交精馏段操作线与点d。此直线为q线。在对角线定出c(0.041,0.041),连接cd即为提馏段操作线。从点a开始在平衡线与精馏段操作线之间作由水平线和铅垂线构成的阶梯,从第7个阶梯开始更换提馏段操作线,直至x=0.0258、度为进料温度,即t=88.3℃,μmL为0.28cp.所以,Eo=0.17-0.616×lg(0.28)=0.511故实际板数N=13/0.511=25.4,取N为