精馏塔物料计算

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1、苯—甲苯混合液筛板精馏塔设计1设计任务和条件（1）年处理含苯60%(质量分数，下同)的苯-甲苯混合液50000吨（2）料液温度35℃（3）塔顶产品浓度98%（4）塔底釜液含甲苯98%（5）每年实际生产天数330（一年中有一月检修）（6）精馏塔顶压强4Kpa（表压）（7）冷水温度30℃（8）饱和蒸汽压力0.1Mpa（9）地址：江苏盐城2.板式塔的设计2.1工业生产对塔板的要求：　　①通过能力要大，即单位塔截面能处理的气液流量大。　　②塔板效率要高。　　③塔板压力降要低。　　④操作弹性要大。⑤结构简单，易于制造

2、。在这些要求中，对于要求产品纯度高的分离操作，首先应考虑高效率；对于处理量大的一般性分离（如原油蒸馏等），主要是考虑通过能力大。2．2设计方案的确定2．2.1装置流程的确定精馏装置包括精馏塔，原料预热器，再沸器，冷凝器，釜液冷却器和产品冷却器等设备。蒸馏过程按操作方式不同，可分为连续精馏和间歇精馏两种流程。在本次的设计中，是为分离苯—甲苯混合物。对于二元混合物的分离，应该采用连续精馏流程。2.2.2操作压力的选择蒸馏过程按操作压力不同，可分为常压蒸馏，减压蒸馏和加压蒸馏。一般除热敏性物系外，凡通过常压分离要

3、求，并能用江河水或循环水将馏出物冷凝下来的物系，都应采用常压精馏。根据本次任务的生产要求，应采用常压精馏操作。2.2．3进料热状况的选择蒸馏操作有五种进料热状况，它的不同将影响塔内各层塔板的汽、液相负荷。工业上多采用接近泡点的液体进料和饱和液体进料，通常用釜残液预热原料。所以这次采用的是泡点进料。2.2.4加热方式的选择由于采用泡点进料，将原料液加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝气冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。2.2.5回流比的选择回流比是精馏操作的重要工艺

4、条件，其选择的原则是使设备费用和操作费用之和最低。苯—甲苯混合液是属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2.0倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔顶产品经冷却后送至储罐。3工艺流程图板式塔主要由筒体、封头、塔内构件（包括塔板、降液管和受液盘）、人孔、进出口管和群座等组成。按照塔内气、液流动的方式，可将塔板分为错流与逆流塔板两类。工业应用以错流式塔板为主，常用的由泡罩塔、筛板塔、浮阀塔等。此次设计按照要求选用筛板塔来分离苯-甲苯系。4.1精馏塔的物料衡算1.原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分数苯的摩尔质

5、量=78.11kg/kmol甲苯的摩尔质量=93.13kg/kmol=（0.6/78.11）/（0.6/8.11+0.4/93.13）=0.64=(0.98/78.11)/(0.98/78.11+0.02/93.13)=0.983Xw=（0.02/78.11）/(0.02/78.11+0.98/93.13)=0.0242.原料液及塔顶，塔底产品的平均摩尔分数MF=0.64*78.11+0.36*93.13=83.5MD=0.983*78.11+0.017*93.13=78.37Mw=0.024*78.11+

6、0.976*93.13=92.773.物料衡算原料处理量qn，f=（50000×103）/（24×300×83.5）=83.17（kmol/h）总物料衡算83.17=qn，D+qn,W苯物料衡算83.17×0.64=0.983×qn，D+0.024×qn,W联立解得qn，D=30.75qn,W=52.425塔板数的确定苯--甲苯属理想物系，可采用图解法求理论板层数。①由手册查得苯--甲苯物系的气液平衡数据，绘出x-y图，见图1。②求最小回流比及操作回流比采用作图法求最小回流比。在图1中对角线上，自点e（0.

7、64,0.64）作垂线ef即为进料线(q线)，该线与平衡线的交点坐标为=0.813=0.64故最小回流比为R=0.983取操作回流比为R=2=21.050.983=1.97③求精馏塔的气、液相负荷L=RD=1.97×30.75=60.58mol/hV=(R+1)D=2.97×30.75=91.33mol/hL，=L+F=60.58+83.17=143.75mol/hV，=V=91.33mol/h④求操作线方程精馏段操作线方程y=0.663x+0.331提留段操作线方程Y=1.754x-0.013775图1（

8、1）图解法求理论塔板数采用图解法求理论塔板数，如附图1所示。求解结果为：总的理论板层数N=13其中NT,精=5NT,提=7（不包括再沸器）进料板位置N=6（1）实际板层数的求解（2）精馏段实际板层数N精=5/0.52=9.62≈10N提=7/0.52=13.46≈14总实际塔板层数N=N精+N提=246精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算(1)操作压力PD=P当地+P表=101.3+4=105.3Kpa每层塔板压