苯氯苯分离过程浮阀板式精馏塔设计.doc

摘 要 本设计书对苯和氯苯的分离设备─浮阀精馏塔做了较详细的叙述，主要包括：工艺计算，辅助设备计算等14.37米，塔径1.2米，计算理论板数为8。算得全塔效率为0.52。塔顶使用全凝器，部分回流。精馏段实际板数为6，提馏段实际板数为11。通过板压降、漏液、液泛、雾沫夹带的流体力学验算，均在安全操作范围内。对塔的流体力学进行验证后，符合浮阀塔的操作性能。经过对塔设备的强度计算，满足设计要求。 关键词：分离 提纯或回收 苯__氯苯 精馏 浮阀塔 设备结构 一．苯-氯苯分离过程浮阀板式精馏塔设计任务 1.1设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为98%的氯苯3.2万吨/年，塔顶馏出液中苯含量不低于98%，塔底馏出液中苯含量不高于0.2%，原料液中含苯65%（以上均为质量%）。 1.2操作条件 1.塔顶压强4kPa（表压）； 2.进料热状况，自选； 3.回流比，自选； 4.塔底加热蒸汽压力0.5MPa(表压)； 5.单板压降不大于0.7kPa； 1.3塔板类型 浮阀塔板（F1型）。 1.4工作日 每年330天，每天24小时连续运行。 1.5厂址 厂址为天津地区。 1.6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.塔板主要工艺尺寸的计算； 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。 二、塔的工艺计算 已知参数：苯、氯苯混合液处理量，F＝5000kg/h；；；；回流比R（自选）；进料热状况，；塔顶压强，；单板压降不大于。已知数据如下表所示： 表3-1 苯和氯苯的物理性质 项目 分子式 分子量M（g/mol） 沸点（K） 临界温度tC（℃） 临界压强PC（atm） 苯A 氯苯B 78.114 112.559 353.3 404.9 562.1 632.4 48.3 44.6 表3-2 苯和氯苯的饱和蒸汽压 温 度 ( ℃ ) 80 90 100 110 120 130 131.8 ,mmHg 760 1025 1350 1760 2250 2840 2900 ，mmHg 148 205 293 400 543 719 760 X 1 0.677 0.442 0.265 0.127 0.0193 0 y 1 0.913 0.785 0.613 0.376 0.0722 0 表3-3 液体的表面张力（σ） 温度(℃) 80 90 100 110 120 130 苯，mN/m 21.2 20.6 17.3 16.8 16.3 15.3 氯苯，mN/m 26.1 25.7 22.7 22.2 21.6 20.4 表3-4 苯与氯苯的液相密度 温度(℃) 80 90 100 110 120 130 苯,kg/ 817 805 793 782 770 757 氯苯,kg/ 1039 1028 1018 1008 997 985 表3-5 液体粘度μ 温度(℃) 60 80 100 120 140 苯（mP.s） 0.381 0.308 0.255 0.215 0.184 氯苯（mP.s） 0.515 0.428 0.363 0.313 0.274 2.1塔的物料衡算 1）料液及塔顶、塔底产品含苯摩尔分率 2）平均分子量 2.2、全塔物料衡算 总物料衡算 （1） 易挥发组分物料衡算 （2） 联立上式（1）、（2）解得： ∴ 2.3塔板数的确定 2.2.3.1塔板数的计算 在本设计中，苯—氯苯属于理想物系，可用图解法计算理论板数。其计算方法如下： （1）根据苯－氯苯的气液平衡数据作x-y图及t -x-y图（如下图所示）。通过气液平衡关系计算，计算结果列于上表3-2，通过表在t -x-y图直角坐标系中做出平衡曲线和对角线，并标出c点（、）、e点（、）、a点（、）三点； （2）求最小回流比及操作回流比。因气液混合进料（液：气1：2）即，所以其q线方程为：，在x-y图中对角线上自点e作出进料线（q线），该线与平衡线的交点坐标为（），此即最小回流比时操作线与平衡线的交点坐标。依最小回流比计算式：。 取操作回流比：。 精馏段操作线方程： 其截距为0.493即点，连接点和点可以作出精馏段操作线方程，与q线交于点，连接点、点可作出提馏段操作线方程。 按照常规的图解法作梯级可得：层（不包括再沸器），