分离甲苯苯的混合液设计.doc

化工原理课程设计说明书 设计题目：分离甲苯-苯的混合液 设计者： 专业： 学号： 指导老师： 2007年 6月 27日 厦门大学化学工程与生物工程系 化工原理课程设计任务书 设计题目：分离甲苯-苯的混合液 设计条件： 处理量：4吨/小时 进料浓度：40%甲苯(质量) 处理要求： 塔顶甲苯浓度≤4.5%（质量） 塔底甲苯浓度≥96.5%（质量） 年工作小时： 7200小时 专业：化工 学号： 姓名： 指导老师： 目 录 1 设计的方案简介 2 工艺流程图 3 精馏工段工艺计算 ４ 附属设备及主要附件的选型 5 参考文献 6 附件 1 设计的方案简介 本设计采用板塔精馏塔连续分离苯-甲苯混合液,精馏时为泡点进料,回流比为最小回流比的1.791倍.设计中利用离心泵来输送物料和冷凝水.加热介质均为140℃,表压0.2Mpa的水蒸气,换热后降温至100℃;冷却介质为初温为25℃的水,换热后升温至35℃;塔顶采出液经换热降温至35℃,换热形式均采用间壁逆流换热,. 2 工艺流程图 　　利用离心泵把物料从储槽输送至预热器,加热至泡点时进入精馏塔进行连续精馏操作,上升蒸气经塔顶的冷凝器冷凝至泡点,部分回流,部分采出;釜底混合液经过再沸器加热,形成的蒸气回到塔中维持一定的蒸气量,剩下的釜底液从出料管导出。 　　流程图见附件6.2。 3 精馏工段工艺计算 　3.1 工艺条件 系统进料： 25℃ 处理量： 4 吨/小时 进料浓度： 40%甲苯（质量） 处理要求： 塔顶甲苯浓度 ≦4.5%（质量） 塔底甲苯浓度 ≧96.5%（质量） 设备形式： 筛板塔 进塔物料状态： 泡点进料 回流比： 1.791Rmin 塔顶压强： 4kPa(表压) 冷却水温： 25℃ 加热蒸汽： 0.2MPa（表压） 单板压降： 0.7kPa 塔顶冷凝采用全凝器。 塔低再沸器为间壁加热。 年工作：7200小时 年工作日：300天， 连续操作 3.2 双组分理想系统 　　系统汽液平衡数据（t-x-y； x-y） 表1 苯-甲苯的平衡数据 t/℃ 80.1 85 90 95 100 105 110.6 x 1.0 0.780 0.581 0.412 0.258 0.130 0 y 1.0 0.897 0.773 0.633 0.461 0.269 0 系统汽液平衡数据图（t-x-y； x-y）见附件。 3.3 塔的物料衡算 3.3.1 料液及塔顶、塔底产品组分质量（摩尔）分率 苯的摩尔质量 78.114kg/kmol 甲苯摩尔质量 92.141kg/kmol 料液组分 xF==0.639 塔顶组分 xD==0.962 塔底组分 xW==0.041 上述各点对应气相组成，通过t-x-y图读取： yF=0.815, yD=0.990, yW=0.090 3.3.2 平均分子量 MFL=0.639×78.114+(1-0.639)×92.141=83.178kg/kmol MFV=0.815×78.114+(1-0.815)×92.141=80.709kg/kmol MDL=0.962×78.114+(1-0.962)×92.141=78.647kg/kmol MDV=0.990×78.114+(1-0.990)×92.141=78.254kg/kmol MWL=0.041×78.114+(1-0.041)×92.141=91.566kg/kmol MWV=0.090×78.114+(1-0.090)×92.141=90.879kg/kmol 3.3.3 总物料衡算、易挥发组分物料衡算 总物料衡算 D+W=F=4000/83.178=48.090kmol/h (a) 易挥发组分物料衡算 DxD+WxW=FxF (b) 联解(a)、(b)得到： D=31.225kmol/h W=16.865kmol/h 3.4 塔板数的确定 3.4.1 最小回流比 泡点进料q=1． xq=xF=0.639 通过y-x图，得到yq=0.815 已知xD=0.962，yD=0.990 Rmin===0.835 3.4.2 回流比 取操作回流比为1.791，所以R=1.791×Rmin=1.495 3.4.3 精馏段操作线方程 y=x+=0.599x+0.386 q线方程 x=xF=0.639 3.4.4 图解得理论板数NT 在对角线上定出点a （0.962，0