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苯-氯苯板式塔
苯-氯苯精馏塔的工艺设计
PAGE 41
化工原理设计任务书
一、设计题目: 苯-氯苯精馏塔的工艺设计
二、设计任务
1)进精馏塔的原料液中含氯苯为30%(质量百分比,下同),其余为苯。
2)塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。
3)生产能力为日产纯度为99.8%的氯苯Z吨产品。年工作日330天,每天24小时连续运行。 (设计任务量为55万吨/年)
三、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.塔釜加热蒸汽压力506kPa;
5.单板压降不大于0.7kPa;
6. 设备型式:自选
7.厂址 唐山地区
四、设计内容
1.设计方案的确定及工艺流程的说明;
2.塔的工艺计算;
3.塔板流体力学计算;
4.塔附件设计计算;
5.塔总体高度设计;
6. 辅助设备的选型与计算;
7.塔的机械强度校核;
8.设计结果列表或设计一览表;
9.精馏塔的装配图
10.对设计结果的自我评价总结与说明
11.设计说明书一份
五、基础数据
1.组分的饱和蒸汽压(mmHg)
温度,(℃)8090100110120130131.8苯760102513501760225028402900氯苯1482052934005437197602.组分的液相密度(kg/m3)
温度,(℃)8090100110120130苯817805793782770757氯苯1039102810181008997985纯组分在任何温度下的密度可由下式计算
苯
氯苯
式中的t为温度,℃。
3.组分的表面张力(mN/m)
温度,(℃)8085110115120131苯21.220.617.316.816.315.3氯苯26.125.722.722.221.620.4双组分混合液体的表面张力可按下式计算:
(为A、B组分的摩尔分率)
4.氯苯的汽化潜热
常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol。
纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示:
(氯苯的临界温度:)
5.其他物性数据可查化工原理附录。
苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书(精馏段部分)
一、精馏塔的物料衡算
1.料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率
苯和氯苯的相对摩尔质量分别为78和112.5 kg/kmol。
平均摩尔质量
2.物料衡算
依题给条件:一年以330天,一天以24小时计,因有:
则
对全塔做物料衡算有:
得:
二、塔板数的确定
1.理论塔板数的求取
苯-氯苯物系属于理想物系,可采用梯级图解法(M·T法)求取,步骤如下:
1).根据苯-氯苯的相平衡数据,利用泡点方程和露点方程求取
依据,,将所得计算结果列表如下:
温度,(℃)8090100110120130131.8苯760102513501760225028402900氯苯148205293400543719760两相摩尔分率x10.6790.4440.2660.1280.020y10.9140.7860.6150.3790.0750本题中,由于塔内压力接近常压(实际上略高于常压),而表中所给为常压下的相平衡数据,因为操作压力偏离常压很小,所以其对平衡关系的影响完全可以忽略。
2).确定操作的回流比R
将1).表中数据作图绘出曲线及曲线。采用泡点进料,则。在图上,因,查得,而,。故有:
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:
3).求理论塔板数
精馏段操作线:
提馏段操作线为过和两点的直线。
图解得块(不含釜)。其中,精馏段块,提馏段块,第4块为加料板位置。
图及见附图
2.实际塔板数
(近似取两段效率相同)
精馏段:块,取块
提馏段:块,取块
总塔板数块。
三、塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算
(一)平均压强
取每层塔板压降为0.7kPa计算。
塔顶:
加料板:
平均压强
(二)平均温度
查温度组成图()得:塔顶为81.2℃,加料板为86.2℃。
精馏段平均温度 ℃
(三)平均分子量
塔顶: ,(查相平衡图)
加料板:,(查相平衡图)
精馏段:
(四)平均密度
1.液相平均密度
塔顶:
液相平均密度依下式计算
进料板:
精馏段:
2.汽相平均密度
(五)液体的平均表面张力
液体的平均表面张力计算公式
塔顶: 查图得
;
进料板: 查图得
;
精馏段:
(六)液体的平均粘度
塔顶:查化工原理附录液体黏度共线图,
在81.2℃下有:
加
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