苯-氯苯分离板式精馏塔设计.doc

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1、苯-氯苯分离板式精馏塔的设计1设计题目试设计一座苯－氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为___99.8%___的氯苯___6500___吨/年，塔顶馏出液中含氯苯不得高于___2%___，原料液中含苯__62%____（以上均为质量分数）2操作条件塔顶压力常压进料热状态泡点进料回流比自选塔底加热蒸气压力0.5Mpa（表压）单板压降≤0.7kPa。3塔板类型筛孔板4工作日每年工作日为300天，每天24小时连续运行5设计内容5.1设计方案的确定本设计任务为分离苯－氯苯连混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设

2、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加回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。5.2精馏塔的物料衡算5.2.1原料液及塔顶、塔底的摩尔分率：苯的摩尔质量=78.11kg/kmol氯苯摩尔质量=112.5kg/kmol==0.701==0.986==0.0035.2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量=0.70178.11+(1-0.701)112.5=88.393kg/kmol=

3、0.98678.11+(1-0.986)112.5=78.591kg/kmol=0.00378.11+(1-0.003)112.5=112.397kg/kmol5.2.3物料衡算产物处理量W＝kmol/h总物料衡算F=D+8.032苯物料衡算联立解得D=19.67kmol/hF=27.702kmol/h5.3塔板数的确定5.3.1理论板层数的求取5.3.1.1由手册查得苯—氯苯物系的气液平衡数据，画出x-y图，见图1。5.3.1.2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中的对角线上，自（0.7

4、01，0.701）作垂线即为进料（q线），该线与平衡线的交点坐标为=0.921=0.701故最小回流比为===0.295取操作回流比为R=2=20.295=0.593.1.3求精馏塔的气、液相负荷L=RD=0.5919.67=11.605kmol/hV=(R+1)D=1.5919.67=31.275kmol/h=L+F=11.605+27.702=39.307kmol/h=V=31.275kmol/h5.3.1.4求操作线方程精馏段操作线方程为=+=+=0.371+0.620（1）提馏段操作线方程（2）5.3.

5、1.5采用逐板法求理论板层数相对挥发度将=0.921=0.701代入上式解得=5故相平衡方程为（3）联立（1）、（2）、（3）式，可自上而下逐板计算所需理论板数。因塔顶为全凝器，则。由（3）式求得第一块板下降液体组成利用（1）式计算第二块板上升蒸汽组成为交替使用式（1）和式（3）直到，然后改用提馏段操作线方程，直到为止，计算结果见下表。板号12345678910y0.9860.9670.9370.8980.8010.5600.2540.0800.0210.004x0.93408540.7480.4460.203

6、0.0640.0170.004图2精馏塔的理论塔板数为=10（包括再沸器）进料板位置5.3.2实际板层数的求取精馏段实际板层数提馏段实际板层数5.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；5.4.1操作压力的计算塔顶操作压力每层塔板压降进料板压力精馏段平均压力5.4.2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、氯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：塔顶温度进料板温度精馏段平均温度5.4.3平均摩尔质量计算塔顶平均摩尔质量计算由，查图2，得进料板平均摩尔质量计算由图

7、2中的数据，得精馏段平均摩尔质量5.4.4平均密度计算5.4.4.1气相平均密度计算由理想气体状态方程计算，即5.4.4.2液相平均密度计算液相平均密度依下式计算，即塔顶液相平均密度的计算由，查手册得进料板液相平均密度的计算由，查手册得进料板液相的质量分率精馏段液相平均密度为5.4.5液体平均表面张力的计算液相平均表面张力依下式计算，即塔顶液相平均表面张力的计算由，查手册得进料板液相平均表面张力为由，查手册得精馏段液相平均表面张力为5.4.6液体平均粘度液相平均粘度依下式计算，即塔顶液相平均粘度的计算由，查手册

8、得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表面张力为5.5精馏塔的塔体工艺尺寸计算5.5.1塔径的计算精馏段的气、液相体积流率为由式中的C由式计算，其中由图5-1查取，图的横坐标为取板间距，板上液层高度，则查图5-1得=0.062取安全系数为0.6，则空塔气速为按标准塔径圆整后为D=0.7m塔截面积为实际空塔气速为5.5.2精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为提馏段有