苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计.doc

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1、成绩------------苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计一、设计题目苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计。二、设计任务(1)原料液中苯含量：质量分率＝50％(质量)，其余为甲苯。(2)塔顶产品中苯含量不得低于95％(质量)。(3)残液中苯含量不得高于5％(质量)。(4)生产能力：43000/y苯产品，年开工300天。三、操作条件(1)精馏塔顶压强：4.0kPa(表压)(2)进料热状态：泡点进料(3)回流比：自选(4)单板压降压：≯0.7kPa四、课程设计内容1、精馏塔的物料衡算及塔板数的确定2、精馏塔的工艺

2、条件及有关物性数据的计3、精馏塔的塔体及塔板工艺尺寸计算4、塔板的流体力学验算5、塔板的负荷性能图的绘制6、精馏塔接管尺寸计算7、绘制带控制点的生产工艺流程图(A3图纸)8、绘制主体设备图(A2图纸)五、课程设计的目的化工原理课程设计是一个综合性和实践性较强的教学环节，也是培养学生独立工作的有益实践，更是理论联系实际的有效手段。通过课程设计达到如下目的：1．巩固化工原理课程学习的有关内容，并使它扩大化和系统化；2．培养学生计算技能及应用所学理论知识分析问题和解决问题的能力；3．熟悉化工工艺设计的基本

3、步骤和方法；4．学习绘制简单的工艺流程图和主体设备工艺尺寸图；5．训练查阅参考资料及使用图表、手册的能力；6．通过对“适宜条件”的选择及对自己设计成果的评价，初步建立正确的设计思想，培养从工程技术观点出发考虑和处理工程实际问题的能力。一、设计方案与工艺流程图1、设计方案本设计任务为分离苯-甲苯混合物。对于二元混合物的分离，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人精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点温度下一部分回流至塔内，其余部分产品经冷却器冷却后送至储罐

4、。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（1.1~2.0）倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。2、工艺流程图二、精馏塔的物料衡算1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量甲苯的摩尔质量2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量3、物料衡算原料处理量总物料衡算苯物料衡算联立解得式中F------原料液流量D------塔顶产品量W------塔底产品量4、相对挥发度的计算气液相平衡数据t/℃80.1859095100105110.6101.33116.913

5、5.5155.7179.2204.2240.040.046.054.063.374.386.0101.33x/摩尔分数1.0000.7800.5810.4120.2580.1300y/摩尔分数1.0000.9000.7770.6330.4560.2620因此有：塔顶用t=80.10℃时，，..塔底用t=101.63℃时，，.平均相对挥发度三、塔板数的确定1、理论板层数的求算（逐板法求塔板数）(1)平衡线方程的求算汽液相平衡方程式：.(2)q线方程进料状态由五种，即过冷液体进料（q>1),饱和液体进料

6、（q＝1），气液混合进料(0

7、为进料板.（6）、全塔效率的计算查温度组成图得到，塔顶温度TD=82.393℃，塔釜温度TW=112.179℃，全塔平均温度Tm=97.286℃。分别查得苯、甲苯在平均温度下的粘度：则又此时的相对挥发度为：则ET=（αμL）-0.245=0.528（7）、求实际塔板数精馏段实际板层数提馏段实际板层数进料板在第11块板。四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算1、操作压力计算塔顶操作压力P＝4+101.3=105.3kPa每层塔板压降△P＝0.7kPa进料板压力＝105.3+0.7×10＝112.2k

8、Pa塔底操作压力=120kPa精馏段平均压力Pm1＝（105.3+112.3）/2＝108.8kPa提馏段平均压力Pm2=（112.3+120）/2=116.15kPa2、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：塔顶温度tD＝82.393℃进料板温度tF=94.778℃塔底温度tW=112.179℃精馏段平均温度=（82.393+94.778）/2=88.586℃提馏段平均温度=