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年产60000t/a氯苯筛板精馏装置工艺设计 一、设计题目 试根据设计条件设计一座筛板精馏塔完成苯-氯苯二元混合液的精馏分离，要求年产纯度为99.8%氯苯60000t/a，塔顶镏出液含氯苯不高于2%。原料液中含氯苯为40%。(以上均为质量分数） 二、设计条件： （1）塔顶压力4kPa(表压)； （2）进料热状况，自选；回流比，自选。 （3）塔釜蒸汽压力506 kPa。 （4）单板压降不大于0.7 kPa。 （5）年工作日300天，每天连续24h运行。 三、设计内容 （1）精馏塔的物料衡算 (2)塔板数的确定 （3）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (4)精馏塔的塔体工艺尺寸计算 （5）塔板主要尺寸的计算 （6）塔板的流体力学验算 （7）塔板负荷性能图 （8）精馏塔接管尺寸计算 （9）绘制生产工艺流程图 （10）绘制精馏塔设计条件图 （11）绘制塔板施工图（可根据实际情况选作） (12)对设计过程的评述和有关问题的讨论 四、全塔的物料衡算 1、料液及塔顶底含苯的摩尔分率 苯和氯苯的相对摩尔质量分别为78.11和112.61kg/kmol xF ==0.6848 xD ==0.986 xW ==0.00288 （2）平均摩尔量 MF=78.11*0.6848+（1-0.6838）*112.61=89.02kg/kmol MD=78.11*0.986+(1-0.986)*112.61=78.59kg/kmol MW=78.11*0.00288+(1-0.00288)=112.51kg/kmol （三）料液及塔顶底产品的摩尔夜率 依据所给条件：一年以300天，一天24小时计，有： W’=60000t/a=8333.3kg/h 全塔物料衡算 F’=D+W 0.4F’=0.02D’+0.998W’ 解得： F’=21447.3kg/h F=21447.3/89.02=240.95kmol/h D’=131113.98kg/h G=13113.98/78.59=166.87kmol/h W’=8333.3kg/h W=8333.3/8112.5=74.07kmol/h 五、塔板的确定 （一）理论塔板数NT的求取 苯-氯苯物系属于理想物系，可采用阶梯法求取NT 步骤如下： 查表知苯和氯苯的像平衡数据(表1) 温度（。C） 80 90 100 110 120 130 131.8 PA*（kpa） 760 1025 1350 1760 2250 2840 2900 PB*（kpa） 148 205 293 400 543 719 760 苯和氯苯物质在总压下的t-x（y）关系（表2）： t/.C 80 90 100 110 120 130 131.8 x 1 0.67 0.44 0.26 0.12 0.01 0 y 1 0.91 0.78 0.61 0.37 0.07 0 确定操作回流比; 将表2中数据作图的x-y曲线 苯-氯苯混合液的x-y图如下 在x-y图，因q=1 查得ye=0.905 xD=0.986 xe=xF=0.6838 Rm==0.366 考虑到精馏段操作线离平衡线较近，故取实际操作的回流比为最小回流比的2倍：即 R=2Rm=2*0.366=0.732 求精馏塔的气液相负荷： L=RD=0.732*166.87=122.15kmol/h V=(R+1)D=(0.732+1)*166.87=289.02kmol/h L’=L+F=122.15+240.95=363.1kmol/h V’=V=298.02kmol/h 求理论塔板数; 精馏段操作线：y=x+ =0.423x+0.569 提留段操作线：y’=- xW =1.26x’-0.00074 利用阶梯法求解理论塔板数如图： 有图解的NT=9.3-1=8.3块,其中： 精馏段NT1=5块， 提留段NT2=3.3块， 第六块为加料板位置 （2）实际塔板数NP 1、全塔效率ET 选用ET=0.17-0.616logum公式计算。该式使用于液相粘度为0.07mPa.s的烃类物系，式中的um为全塔平均温度下以进料组成表示的平均粘度。 塔的平均温度为0.5*（80+1311.8）=106。C，在此平均温度下查化工原理附录得：A=0.24mPa。s B=0.34mPa。s w=AXF+B(1-XF)=0.24*0.6838+0.34*(1-0.6838)=0.2716 ET=0.17-0.616logw =0.17-0.616log0.2716 =0.74 2、实际塔板数NP 精馏段：NP1=5/0.74=6.8块 取7块; 提留段：N