化工原理课程设计分离苯甲苯混合物.docVIP

化工原理课程设计说明书 系 别： 专 业： 学生姓名： 指导教师： 2013年 月 日目录 1 设计方案的确定 1 2 精馏塔的物料衡算 1 2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 1 2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 1 2.3 物料衡算 1 3 塔板数的确定 2 4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 4 4.1 操作压力计算 4 4.2 操作温度计算 4 4.3 平均摩尔质量计算 5 4.4 平均密度计算 6 4.5 液体平均表面张力计算 7 4.6 液体平均粘度计算 7 5 精馏塔的塔体工艺尺寸的计算 8 5.1 塔径的计算 8 5.2 精馏塔有效高度的计算 10 6 塔板主要工艺尺寸的计算 11 6.1 溢流装置计算 11 6.2 踏板布置 12 7 筛板的流体力学验算 14 7.1 塔板压降 14 7.2 液面落差 15 7.3 液沫夹带 15 7.4 漏液 15 7.5 液泛 16 8 塔板负荷性能图 16 8.1 液漏线 16 8.2 液沫夹带线 17 8.3 液相负荷下限线 18 8.4 液相负荷上限线 19 8.5 液泛线 19 1 设计方案的确定 本设计任务为分离苯-甲苯的混合物。对于二元混合物的分离,应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料,将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，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至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 2 精馏塔的物料衡算 2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 苯的摩尔质量 甲苯的摩尔质量 2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 2.3 物料衡算 原料处理量 总物料衡算 苯物料衡算 联立解得 3 塔板数的确定 计算最小回流比，因 当选取时，即 解得，因为，所以 相平衡方程 或 （a） 由式（a）得 精馏段操作线 （b） 提馏段操作线 (因q=1) 式中 代入可得 （c） 泡点进料 q=1, y x 第1块板 0.966 0.920017524 第2块板 0.930013143 0 第3块板 0.872443627 0.734684502 第4块板 0.791013377 0.605115608 第5块板 0.693836706 0.478488259 第6块板 0.598866194 0.376724377 表3-1 塔板数解法（a） 因，第7块板上升的气相组成由提馏段操作方程（c）计算， y x 第7块板 0.491001 0.280856302 第8块板 0.361202612 0.186279846 第9块板 0.237212878 0 第10块板 0.139601854 0.061640216 第11块板 0.073810323 0 第12块板 0.033976236 0.014039448 第13块板 0.011405717 0.004649258 表3-2 塔板数解法（b） 同样，所需总理论板数为13块，第6块加料，精馏段需5块板。 实际板层数的求取 精馏段实际板层数 提馏段实际板层数 4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 4.1 操作压力计算 塔顶操作压力 每层塔板压降 ?p=0.7kPa 进料板压力 精馏段平均压力 塔釜压强 提馏段平均压力 4.2 操作温度计算 依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中苯、甲苯的饱和蒸气压由安托尼方程计算，计算过程略。计算结果如下: 苯 甲苯 得 由表格得 塔顶温度 同理可得 进料板温度 精馏段平均温度 塔釜温度 提馏段平均温度 4.3 平均摩尔质量计算 塔顶平均摩尔质量计算 由,得 进料板平均摩尔质量计算 ,,得 精馏段平均摩尔