年产5万吨苯-甲苯板式精馏塔工艺设计.doc

PAGE \* MERGEFORMAT PAGE \* MERGEFORMAT 20 年产5万吨苯-甲苯板式精馏塔工艺设计 设计任务书 1.设计任务及操作条件 年处理含苯50%的苯-甲苯混合液 产品苯的含量不低于96% 残夜中苯的含量不高于3% 操作条件： 精馏塔的塔顶压力 4kPa(表压) 进料状态 泡点进料 回流比 算完最小回流比后，老师定 加热蒸汽压力 101.33kPa(表压) 单板压降 700Pa 全塔效率 52% （5）设备型式 浮阀塔（F1型） （6）厂址 天津地区 （7）设备工作日 300天，24h连续运行 （8）水温 17° （9）天津大气压 101kPa 2.设计方案的确定 本设计任务为分离苯和甲苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用常压下的连续精馏装置。本设计采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送入储罐。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。 二．物料衡算 1.原料液及塔顶、塔釜的产品的摩尔分数 苯的摩尔分数 MA=78kg/kmol 甲苯的摩尔分数 MB=92kg/kmol 原料液产品的平均摩尔质量 kg /mol 塔顶产品的平均摩尔质量 kg /mol 塔釜产品的平均摩尔质量 kg /mol 进料量： 由公式 F=D+W （1） (2) 联立（1）（2)得D=44.72kmol/h W=37.56kmol/h 苯-甲苯溶液气液平衡数据（101.325KPa) 温度/℃ 液相中苯（摩尔分数）/% 气相中苯（摩尔分数）/% 110.4 0.0 0.0 108.0 6.0 13.8 106.0 10.8 23.2 104.0 15.8 31.9 102.0 21.0 39.9 100.0 26.4 47.3 98.0 32.2 54.3 96.0 38.3 60.8 94.0 44.6 66.8 92.0 51.3 72.5 90.0 58.4 77.8 88.0 66.0 82.9 86.0 73.8 87.6 84.0 82.4 92.1 82.0 91.5 96.4 81.0 96.3 98.5 80.2 100.0 100.0 由图可知：当XD=0.9685时yD=0.9872 当XF=0.5424时yF=0.7469 当XW=0.0367时yW=0.0844 由于是泡点进料，所以q=1，得X=XF 所以计算的Rmin=1.0836 由于回流比R=1.5Rmin=1.5×1.0836=1.6254 三、 塔板数的确定 1.求精馏塔的气、液相负荷 2.操作线方程 精馏段操作线方程： 即： 提馏段操作线方程： 即： 3、图解法求理论板层数 理论板层数 理论板层数局部放大 理论板层数局部放大 采用直角阶梯法求理论板层数，如图所示，在塔底或恒沸点附近作图时要将图局部放大，求解结果为： 理论板层数 13（不包括再沸器） 进料板位置 7 精馏段的板层数 =6 提馏段的板层数 =7（包括进料板） 4.实际板层数的求取 设,则 实际板层数 NP=NT/0.52=13/0.52≈25 四、塔径的计算 1.精馏段塔顶温度、进料温度、平均温度 根据P=PA+PB P=PA*XA+PB*XB 安托尼方程lgP*=A-B/(C+t) 已知甲苯 A6.079 B1344.8 C219.428 苯 A6.030 B1211.0 C220.790 塔顶压强：PD=4kPa+101kPa=105kPa XA=XD=0.9685 XB=1-XA=0.0315 综上可知塔顶温度：81.95℃ 则进料压强： XF=0.5424 1-XF=0.4576 综上可知进料温度：tF=94.92℃ 精馏段平均温度=（进料温度+塔顶温度）/2 =（81.95+94.92）/2=88.435℃ 所以得精馏段平均压降Pm=(PD+PF)/2=1