全塔物料衡算.docx

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1、板式连续精馏塔设计任务书一、设计题目：分离苯—甲苯系统的板式精馏塔设计试设计一座分离苯—甲苯系统的板式连续精馏塔，要求原料液的年处理量为45000吨，原料液中苯的含量为30%，分离后苯的纯度达到95%，塔底流出液中苯含量不得高于1%(以上均为质量百分数)。二、操作条件1.塔顶压强：4kPa(表压)2.进料热状态：Q=13.回流比：最小回流比的1.6倍加热蒸汽压强：101.3kPa单板压降：≤0.7kPa三、塔板类型：浮阀塔四、生产工作日每年300天，每天24小时运行全塔物料衡算1.1原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量苯的摩尔质量：甲苯的摩尔质量：=0.336=0.983=0.0

2、117=0.3×78.11+0.7×92.13=87.924(kg/kmol)=0.96×78.11+0.04×92.13=78.671(kg/kmol)=0.01×78.11+0.99×92.13=91.990(kg/kmol)1.2物料衡算原料处理量：F=45000×1000/(300×24×87.924)=71.084kmol/h总物料衡算：71.084=D+W苯物料衡算：71.084×0.3=0.96D+0.01W联合解得：D=21.699kmol/hW=49.385kmol/h最少回流比：由q=1和平衡线交点画图的出。（附图1）塔板数的确定2.1理论板数的求取苯-甲苯属

3、理想体系，可采用图解法球理论板层数。①由手册查得苯-甲苯物系的气液平衡数据，绘出t-x-y图与x-y图。②作图法求最小回流比及操作回流比。如图1-1。由，从图中读得所以最小回流比为=1.93取操作回流比为精馏塔打气、液相负荷L=RD=3.088×21.699=67.007kmol/hV=(R+1)D=(3.088+1)21.699=88.706kmol/hL'=L+F=66.007+71.084=138.091kmol/lV'=V=88.706kmol/h操作线方程:精馏段操作线方程:提馏段操作线方程:图解法求理论层数总理论板层数：(包括再沸器)=14进料板位置：2.2全塔效率实

4、际板层数的求取全塔效率根据塔顶，塔底液相组成，查t-x-y图知塔顶温度81℃，塔底温度109.9℃，求得塔平均温度为：由精馏段与提馏段的平均温度，依据安托尼方程，求出再求出相对挥发度。其中苯：A=6.023,B=1206.35,C=220.24甲苯：A=6.078,B=1343.94,C=219.58当温度为81℃Kpa，Kpa同理当温度为109.9℃时，，，又因为平均温度为95.45℃，查表知液体黏度为mPa·smPa·s==0.27086mPa·s全塔效率精馏段实际板层数提馏段实际板层数进料板为总实际板数=13+12=25块物性数据及气液负荷的计算3.1操作条件和物性数据表操

5、作压力塔顶压强：=101.3+4=105.3KPa每层塔板压降：进料板压力：=105.3+0.7×7=110.2精馏段平均压力：=(105.3+110.2)/2=107.75KPa塔底压强：=PD+N△P=105.3+0.7×25=122.8KPa提馏段平均压力：=（112.8+110.2）/2=116.5Kpa操作温度由附录查知，安托因方程中苯-甲苯参数如下:苯：A=6.023,B=1206.35,C=220.24甲苯：A=6.078，B=1343.94，C=219.58所以：由安托尼方程进行试差计算，得塔顶温度=81.7℃进料板温度=99.6℃塔底温度=116.5℃精馏段平均

6、温度=(81.7+99.6)/2=90.65℃提馏段平均温度=(99.6+116.5)/2=108.05℃3.2进料板与塔顶、塔底平均摩尔质量的计算塔顶：，由平衡图知：进料板：，塔底：，查得所以，精馏段平均摩尔质量提馏段平均摩尔质量3.3气相平均密度和气相负荷计算精馏段提馏段3.4液相平均密度和液相负荷计算液相密度依下式计算，即塔顶:,查得：，进料板:，查得：，进料板液相的质量分数为进料板液相平均密度：由，查得，塔釜液相质量分数为：精馏段液相平均密度为：提馏段液相平均密度为：3.5液相液体表面张力的计算塔顶：查表知：,进料板：查表知:,塔底：查表知：，精馏段液相平均表面张力为：提

7、馏段液相平均表面张力为：3.6平均粘度液相平均粘度计算公式：塔顶：查表知：,由所以：进料板：查表知:,=塔底：=116.5℃查表知:,=精馏段液相平均黏度为：精馏段液相平均粘度为：塔径及塔板结构工艺尺寸的计算4.1塔径的计算精馏段气、液相体积流量：L提馏段气、液相体积流量：最大空塔气速计算公式：取板间距，板上液层高度，则-=0.45-0.05=0.40m精馏段：提馏段：查表知：=0.085，=0.080所以精馏段：提馏段：取安全系数0.7，则空塔气速为：精馏段：提馏段：按标准塔径