化工原理课程设计.doc

:分离苯-甲苯混合液的筛板精馏塔在一常压操作的连续精馏塔内分离苯-甲苯混合液。已知原料液的处理量为4000kg/h,(苯的质量分率),,。设计条件如下:表3-18操作压力进料热状态回流比单板压降全塔效率建厂地址4kPa(塔顶常压)自选自选≤=52%天津地区试根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。。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人精馏塔内。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(1)原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量甲苯的摩尔质量(2)原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量(3)=D+×=+==(1)理论板层数NT的求取苯一甲苯属理想物系,可采用图解法求理论板层数。①由手册查得苯一甲苯物系的气液平衡数据,绘出x~y图,见图3-22。②求最小回流比及操作回流比。采用作图法求最小回流比。在图3-19中对角线上,自点e(,)作垂线ef即为进料线(q线),该线与平衡线的交点坐标为yq==③求精馏塔的气、液相负荷图3-22图解法求理论板层数④求操作线方程精馏段操作线方程为提馏段操作线方程为⑤图解法求理论板层数采用图解法求理论板层数,如图3-22所示。求解结果为总理论板层数NT=(包括再沸器)进料板位置NF=6(2)实际板层数的求取精馏段实际板层数5/=≈10,=≈134精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算以精馏段为例进行计算。(1)操作压力计算塔顶操作压力PD=+4=△P==+×10==(+)/2=(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:塔顶温度tD=℃进料板温度tF=℃精馏段平均温度tm=(+)/2=℃(3)平均摩尔质量计算塔顶平均摩尔质量计算由xD=y1=,查平衡曲线(见图3-22),得x1=(见图3-22,得yF=(见图3-22),得xF=(4)平均密度计算①气相平均密度计算由理想气体状态方程计算,即②液相平均密度计算液相平均密度依下式计算,即塔顶液相平均密度的计算由tD=℃,查手册得进料板液相平均密度的计算由tF=℃,查手册得进料板液相的质量分率精馏段液相平均密度为ρLm=(+)/2=(5)液体平均表面张力计算液相平均表面张力依下式计算,即塔顶液相平均表面张力的计算由tD=℃,查手册得σA===×+(1-)×==℃,查手册得σA===×+(1-)×==(+)/2=(6)液体平均粘度计算液相平均粘度依下式计算,即lgμLm=Σxilgμi塔顶液相平均粘度的计算由tD=℃,查手册得μA=·sμB=·slgμLDm=×lg()+(1-)×lg()解出μLDm=·s进料板液相平均粘度的计算由tF=℃,查手册得μA=·sμB=·slgμLFm=×lg()+(1-)×lg()解出μLFm=·s精馏段液相平均粘度为μLm=(+)