化工课程设计苯-甲苯二元物系板式连续精馏塔本科毕设论文.docVIP

设计题目： 苯-甲苯二元物系板式连续精馏塔 . 一、设计题目——苯-甲苯二元物系板式连续精馏塔 设计一座苯-甲苯板式连续精馏塔,要求年产36432吨纯度为99%的苯,塔底釜液中苯含量为,原料液中含苯49%（以上均为质量%)。 二、操作条件 (1) 塔顶压强:4kPa (2)进料热状况:q=1/3 (3)回流比:R=1.3R (4)单板压降不大于0.7kPa 三、设备形式 1、筛板塔 四、设计工作日 每年330天,每天24小时连续运行 五、厂址 河北省（大气压约为101.3kPa） 六、设计要求 设计方案的确定及流程说明 塔的工艺计算 塔和塔板主要工艺尺寸的确定 （1）.塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定 （2）.塔板的流体力学验算 （3）.塔板的负荷性能图 设计结果一览表 对本设计的评述 表1 苯和甲苯的物理性质 项目 分子式 分子量M 沸点（℃） 临界温度tC（℃） 临界压强PC（kPa） 苯A 甲苯B C6H6 C6H5—CH3 78.11 92.13 80.1 110.6 288.5 318.57 6833.4 4107.7 表2 苯和甲苯的饱和蒸汽压 温度 80.1 85 90 95 100 105 110.6 ,kPa ，kPa 101.33 40.0 116.9 46.0 135.5 54.0 155.7 63.3 179.2 74.3 204.2 86.0 240.0 表3 常温下苯—甲苯气液平衡数据 温度 80.1 85 90 95 100 105 110.6 液相中苯的摩尔分率 汽相中苯的摩尔分率 1.000 1.000 0.780 0.900 0.581 0.777 0.412 0.630 0.258 0.456 0.130 0.262 0 0 表4 纯组分的表面张力 温度 80 90 100 110 120 苯，mN/m 甲苯，Mn/m 21.2 21.7 20 20.6 18.8 19.5 17.5 18.4 16.2 17.3 表5 组分的液相密度 温度(℃) 80 90 100 110 120 苯,kg/ 甲苯,kg/ 814 809 805 801 791 791 778 780 763 768 表6 液体粘度μ 温度(℃) 80 90 100 110 120 苯（mP.s） 甲苯（mP.s） 0.308 0.311 0.279 0.286 0.255 0.264 0.233 0.254 0.215 0.228 表7 Antoine常数 组分 A B C 苯 6.023 1206.35 220.24 甲苯 6.078 1343.94 219.58 1.2.5板式精馏塔流程简图 苯和甲苯混合液经原料预热器加热至泡点后送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后，一部分作为回流，其余为塔顶产品，经冷却器冷却后送至贮槽。 第二章 塔的设计计算 2.3.1 物料衡算与操作线方程 2.3.1.1 料液及塔顶、塔底产品含苯摩尔分率 2.3.1.2 平均分子量 2.3.1.3 全塔物料衡算 单位时间内 进料量 总物料衡算 D/+W/=Fˊ=4600 （1） 易挥发组分物料衡算 O.99Dˊ+0.02Wˊ=0.49×F （2） 联立上式（1）、（2）得：F′=4600kg/h W′=2371kg/h D′=2229kg/h 则 2.3.1.4 q线方程（在本设计中给定为q=1/3） 精馏段操作线和提馏段操作线的交点的轨迹是一条直线，描述该直线的方程称为q线方程或进料方程。 式中 ——进料热状态参数; yq、xq——交点处易挥发组分气相、液相摩尔分数； xF——进料中易挥发组分摩尔分数； 2.3.1.5 精馏段操作线 图一 因为精馏过程涉及传热和传质两种过程，为简化期间在该课程设计中假定塔内为恒摩尔流动。由图1可知xq=0.384;yq=0.605, 则,取R=1.3Rmin=1.3×1.75=2.275 精馏段操作线方程为: 式中 y、x──分别为精馏段任一截面处的气液相易挥发组分的摩尔分数； xD──塔顶易挥发组分的摩尔分数； R──回流比，R＝L/D； 2.3.1.6 提馏段操作线 提馏段操作线： 2.3.2 理论塔板数的计算 2.3.3 塔板效率和实际塔板数 图2 2.3.3.1 塔板效率