天津大学化工原理课程设计(苯—氯苯精馏过程)

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1、《化工原理》课程设计设计题目：苯—氯苯精馏过程板式塔设计姓名：学号：学院：专业：应用化学312012年9月10日31目录设计主要内容1一设计方案的确定及流程说明2二精馏塔的物料衡算2三精馏塔板数的确定2四精馏塔工艺条件及有关物性数据计算2五精馏塔主要工艺尺寸计算2六精馏塔塔板的工艺尺寸2七精馏塔塔板的流体力学验算2八精馏塔塔板的负荷性能图2九精馏塔辅助设备选型与计算2十、设计结果概要2设计总结和评述2参考文献23131设计主要内容一设计方案的确定及流程说明1、操作压力蒸馏操作可在常压，加压，减压下进行。应该根据处

2、理物料的性能和设计总原则来确定操作压力。例如对于热敏感物料，可采用减压操作。本次设计为一般物料因此，采用常压操作。2、进料状况进料状态有五种：过冷液，饱和液，气液混合物，饱和气，过热气。但在实际操作中一般将物料预热到泡点或近泡点，才送入塔内。这样塔的操作比较容易控制。不受季节气温的影响，此外泡点进料精馏段与提馏段的塔径相同，在设计和制造上也叫方便。本次设计采用泡点进料即q=1。3、加热方式蒸馏釜的加热方式一般采用间接加热方式，若塔底产物基本上就是水，而且在浓度极稀时溶液的相对挥发度较大。便可以直接采用直接加热。直

3、接蒸汽加热的优点是：可以利用压力较低的蒸汽加热，在釜内只需安装鼓泡管，不需安装庞大的传热面，这样，操作费用和设备费用均可节省一些，然而，直接蒸汽加热，由于蒸汽的不断涌入，对塔底溶液起了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下。塔釜中易于挥发组分的浓度应较低，因而塔板数稍微有增加。但对有些物系。当残液中易挥发组分浓度低时，溶液的相对挥发度大，容易分离故所增加的塔板数并不多，此时采用直接蒸汽加热是合适的。4、冷却方式31塔顶的冷却方式通常水冷却，应尽量使用循环水。只有要求的冷却温度较低，考虑使用冷却盐水来冷却。本实

4、验用循环水。因此，根据上叙设计方案的讨论及设计任务书的要求，本设计采用常压操作，泡点进料，间接蒸汽加热以及水冷的冷却方式。本设计任务为分离苯—氯苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏方法，设计中采用泡点进料，将混合料液经预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升器采用全凝器冷凝后，部分回流。其余部分作为塔顶产品经冷却后送入储罐。该物系属于易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜部分采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送入储罐。工艺流程图见附图。查阅有关资料得知苯和氯苯的一些性质如下：1

5、.苯和氯苯的物理性质表1.1苯和氯苯的物理性质项目分子式相对分子质量沸点临界温度/。c临界压力/kpa苯（A）C6H678.1180.1288．56833．4氯苯（B）C6H5Cl112.56131.8359.245202.苯－氯苯的气液相平衡数据表1.2苯－氯苯的气液相平衡数据沸点温度t/℃苯的组成沸点温度t/℃苯的组成液相气相液相气相80.02111200.1290.378900.690.9161300.01950.07231000.4470.785131.800311100.2670.613.组成饱和蒸气压

6、表1.3苯－氯苯的组成饱和蒸气压温度/℃8090100110120130131.8/mmhg(苯)760102513501760225028402900/mmhg(氯苯)1482052934005437197604.液相密度表1.4苯－氯苯的液相密度温度℃8090100110120130苯817805793782770757氯苯1039102810181008997985表1.5纯组分在任何温度下的密度可由下式计算：苯氯苯其中：——温度，℃5.液相粘度µ表1.5苯－氯苯液体粘度µ31温度(℃)6080100120

7、140苯（MP.S）0.3810.3080.2550.2150.184氯苯（MP.S）0.5150.4280.3630.3130.2746.组分的表面张力表1.6苯-氯苯液体表面张力温度/℃8085110115120131dyn/cm苯21.220.617.316.816.315.3氯苯26.125.722.722.221.620.4二精馏塔的物料衡算1、原料液及塔底产品含苯的摩尔分率苯的摩尔质量MA=78.11kg/kmol氯苯的摩尔质量MB=112.56kg/kmol2、平均摩尔质量313、物料衡算依题意：以

8、300天计，一天24小时，有：总物料衡算：苯物料衡算：联立解得：三精馏塔板数的确定1、理论板数NT的求取苯—氯苯物系属于理想物系，可采用阶梯图解法求取NT，步骤如下：（１）根据苯—氯苯的相平衡数据，利用泡点方程和露点方程求取x-y依据，天津地区大气压为101.08kpa（约758mmHg），得下表：表3.1苯—氯苯物系的气液平衡数据T/℃80901001101201301