化工原理课程设计--分离苯-甲苯的混合物

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1、化工原理课程设计说明书系别：专业：学生姓名：指导教师：2013年月日目录1设计方案的确定12精馏塔的物料衡算12.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数12.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量12.3物料衡算13塔板数的确定24精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算44.1操作压力计算44.2操作温度计算44.3平均摩尔质量计算54.4平均密度计算64.5液体平均表面张力计算74.6液体平均粘度计算75精馏塔的塔体工艺尺寸的计算85.1塔径的计算85.2精馏塔有效高度的计算106塔板主要工艺尺寸的计算116.1溢流装置计算116.2踏板布置127筛板的流体力学验算147.1塔板压降147.

2、2液面落差157.3液沫夹带157.4漏液157.5液泛168塔板负荷性能图168.1液漏线168.2液沫夹带线178.3液相负荷下限线188.4液相负荷上限线198.5液泛线191设计方案的确定本设计任务为分离苯-甲苯的混合物。对于二元混合物的分离,应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料,将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内,其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。2精馏塔的物料衡算2.1原料液及塔顶、塔底产品

3、的摩尔分数苯的摩尔质量甲苯的摩尔质量2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量2.3物料衡算原料处理量23总物料衡算苯物料衡算联立解得3塔板数的确定计算最小回流比，因当选取时，即解得，因为，所以相平衡方程或（a）由式（a）得精馏段操作线（b）提馏段操作线(因q=1)式中代入可得（c）泡点进料q=1,23yx第1块板0.9660.920017524第2块板0.9300131430.84325817第3块板0.8724436270.734684502第4块板0.7910133770.605115608第5块板0.6938367060.478488259第6块板0.5988661940.376

4、724377表3-1塔板数解法（a）因，第7块板上升的气相组成由提馏段操作方程（c）计算，yx第7块板0.4910010.280856302第8块板0.3612026120.186279846第9块板0.2372128780.11182445第10块板0.1396018540.061640216第11块板0.0738103230.03125571第12块板0.0339762360.014039448第13块板0.0114057170.004649258表3-2塔板数解法（b）同样，所需总理论板数为13块，第6块加料，精馏段需5块板。实际板层数的求取23精馏段实际板层数提馏段实际板层数4精

5、馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算4.1操作压力计算塔顶操作压力每层塔板压降∆p=0.7kPa进料板压力精馏段平均压力塔釜压强提馏段平均压力4.2操作温度计算依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中苯、甲苯的饱和蒸气压由安托尼方程计算，计算过程略。计算结果如下:苯甲苯得由表格得塔顶温度同理可得23进料板温度精馏段平均温度塔釜温度提馏段平均温度4.3平均摩尔质量计算（1）塔顶平均摩尔质量计算由,得（2）进料板平均摩尔质量计算,,得（3）精馏段平均摩尔质量计算（4）塔釜平均摩尔质量计算,（5）提馏段平均摩尔质量计算234.4平均密度计算（1)气相平均密度计算由理想气体状态方程计

6、算，即精馏段的计算提馏段的计算(2)液相平均密度计算塔顶液相平均密度计算：由查手册得进料板液相平均密度计算：由进料板液相的质量分数为精馏段液相平均密度为23塔釜液相平均密度为,查手册得提馏段液相平均密度为4.5液体平均表面张力计算塔顶液相平均表面张力计算:由进料板液相平均表面张力计算:由，精馏段液相平均表面张力为塔釜液相平均表面张力为由，查手册得，提馏段平均表面张力为234.6液体平均粘度计算塔顶液相平均粘度的计算：由，解得进料板液相平均粘度的计算：由查手册得，，解得精馏段液相平均粘度为塔釜液相平均粘度的计算：由，解得提馏段液相平均粘度为5精馏塔的塔体工艺尺寸的计算5.1塔径的计算（1）

7、精馏段的气、液相体积流量为(D表示的是馏出液的流率）23式中由计算，经查表得，图的横坐标为取板间距板上液层高度，则查图得取安全系数为，则空塔气速为（表示的是塔径）按标准塔径圆整后为塔截面积为实际空塔气速为（2）提馏段的气、液相体积流量为23,式中由计算，经查表得，图的横坐为取板间距板上液层高度，则查图得,取安全系数为，则空塔气速为（表示的是塔径）按标准塔径圆整后为塔截面积为实际空塔气速为235.2精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为