苯—甲苯溶液连续精馏塔设计

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1、江汉大学《化工原理》课程设计说明书题目苯—甲苯溶液连续精馏塔设计专业班级过控141学生陶翔指导老师刘红姣成绩2017年7月5日化工原理课程设计任务书一、设计名称：苯-甲苯溶液连续精馏塔设计二．设计条件处理量：10万吨/y料液组成（质量分数）：45%塔顶产品组成（质量分数）：99%塔顶易挥发组分回收率：99%每年实际生产时间：7200h精馏塔顶的压强：4kPa(表压)加热蒸汽：低压蒸汽单板压降：≯0.7kPa三、设计任务1、设备选型、设计方案的确定和流程说明；2、精馏塔的工艺计算：塔径、塔高、溢流装置

2、、塔板的布置、升气道等的设计与排列；3、流体力学性能的验算；4、绘制塔板负荷性能图并结合流体力学验算进行调整；5、有关附属设备的计算选型；6、编写设计说明书和设计结果概要或设计一览表，绘制主体设备工艺条件图目录1.流程和工艺条件的确定和说明32.操作条件和基础数据32.1操作条件32.2基础数据33.设计计算33.1精馏塔的物料衡算33.2塔板数的确定43.2.１苯—甲苯混合物的ｔ-ｘ-ｙ图和x-y图43.2.2确定最小回流比Ｒｍｉｎ和回流比63.2.3精馏塔气、液相负荷的确定63.2

3、.4操作线方程73.2.5图解法求理论板层数73.2.6全塔效率的计算73.2.7实际板层数93.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算93.3.1操作压力计算93.3.2平均摩尔质量计算93.3.3平均密度计算103.3.4液体平均表面张力计算123.3.5液体平均粘度计算133.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算与板间距的确定133.4.1塔径的计算133.4.2塔高度计算153.5塔板主要工艺尺寸计算163.5.1溢流装置的计算163.5.2塔板布置183.6筛板的流体力学验算19

4、343.6.1精馏段筛板的流体力学验算193.6.2提馏段筛板的流体力学验算213.7塔板负荷性能图233.7.1精馏段塔板负荷性计算232.7.2提馏段塔板负荷性能计算253.8塔的辅助设备及附件的计算与选型283.8.1全凝器283.8.2再沸器283.8.3接管管径计算与选型293.8.4塔顶空间313.8.5人孔31设计结果一览表31参考文献35341.流程和工艺条件的确定和说明本设计任务为分离苯—甲苯混合物。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

5、热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷凝冷却后送至储罐。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1.6倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。2.操作条件和基础数据2.1操作条件塔顶压力：4kPa进料热状态：泡点进料回流比：1.6倍加热蒸汽：低压加热单板压降：≤0.7kPa2.2基础数据进料中苯的含量（质量分数）：45%塔顶苯的含量（质量分数）：99%塔顶易挥发组分回收率：99%生产能力（万吨/年）：10

6、3.设计计算3.1精馏塔的物料衡算苯的摩尔质量MA=78kg/kmol甲苯的摩尔质量MB=92kg/kmol进料组成（摩尔分数）34xF=(0.4578)0.4578+0.5592=0.4911塔顶馏出液组成（摩尔分数）xD=0.99780.9978+0.00192=0.9915进料平均摩尔质量MF=0.4911×78+0.5089×92=85.1246kg/kmol塔顶溜出液平均摩尔质量MD=0.9915×78+0.0085×92=78.12kg/kmol根据全塔物料及轻组分衡算列平衡方程

7、式，如下：F=D+WF∙xF=D∙xD+W∙xW而，进料量流量F=1087200×8501246=163.1595kmol/h以塔顶苯为主要产品，回收率η=D∙xDW∙xW×100%可以解得D=79.3263kmol/LW=83.8332kmol/LxW=0.0176签残液平均摩尔质量MW=0.0176×78+0.09842×92=91.7536kg/kmol式中F------原料液流量D------塔顶产品流量W------塔底产品流量3.2塔板数的确定3.2.１苯—甲苯混合物的ｔ

8、-ｘ-ｙ图和x-y图由《化工工艺设计手册》查得的苯-甲苯物系的气液平衡数据，如表3-1所示：表3-1苯-甲苯物系的气液平衡数据表34苯的摩尔分数温度/℃苯的摩尔分数温度/℃液相气相液相气相0.000.00110.60.5920.78989.40.0880.212106.10.7000.85356.80.2000.370102.20.8030.91484.40.3000.50098.60.9030.95782.30.3970.61895.20.9500.