【正文】 .............................................................................. 31 10 各種管尺寸 確定 ........................................................................................................................................... 32 進(jìn)料管 ......................................................................................................................................................... 32 出料管 ......................................................................................................................................................... 33 塔頂蒸汽管 pd ......................................................................................................................................... 33 回流管 Rd .................................................................................................................................................. 33 再沸返塔蒸汽管 vd .............................................................................................................................. 33 11 塔高 ................................................................................................................................................................... 34 ........................................................................................................................................................... 35 ........................................................................................................................................................... 35 3 分離苯 甲苯混合液的篩板精餾塔 1． 文獻(xiàn)綜述 概述 在常壓操作的連續(xù)精餾塔內(nèi)分離苯 甲苯混合液，已知原料液的 處理量為 25000t/年，組成為 50%（苯的質(zhì)量分率），要求塔頂餾出液的組成為 98%（苯的質(zhì)量分率）塔底釜的組成為 2%。 設(shè)計(jì)條件如下： 操作壓力 4kpa（塔頂表壓） 進(jìn)料熱狀況 泡點(diǎn)進(jìn)料 方案的確定 及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯 甲苯混合物。對(duì)于二院混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾留成 設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過(guò)預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升的蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻 后送至貯罐。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比去最小回流比的 2 倍，塔釜 采用間接蒸汽加熱塔頂產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入貯罐。 表 1 苯和甲苯的物理性質(zhì) 項(xiàng)目 分子式 分子量 M 沸點(diǎn)（℃） 臨界溫度 tC（℃） 臨界壓強(qiáng) PC（ kPa） 苯 A C6H6 甲苯 B C6H5— CH3 4 表 2 苯和甲苯的飽和蒸汽壓 溫度 C0 85 90 95 100 105 0AP ,kPa 0BP ， kPa 表 3 常溫下苯 — 甲苯氣液平衡數(shù)據(jù)（ [2]： 8P 例 1— 1 附表 2） 溫度 C0 85 90 95 100 105 液相中 苯的摩爾分率 0 汽相中苯的摩爾分率 0 表 4 純組分的表面張力 ([1]： 378P 附錄圖 7) 溫度 80 90 100 110 120 苯， mN/m 甲苯， Mn/m 20 表 5 組分的液相密度 ([1]： 382P 附錄圖 8) 溫度 (℃ ) 80 90 100 110 120 苯 ,kg/ 3m 814 805 791 778 763 甲苯 ,kg/ 3m 809 801 791 780 768 表 6 液體粘度 181。L （ [1]： 365P ） 溫度 (℃ ) 80 90 100 110 120 苯（ mP a .s） 甲苯（ mPa .s） 5 表 7 常壓下苯 —— 甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù) 溫度 t ℃ 液相中苯的摩爾分率 X 氣相中苯的摩爾分率 y 2 塔物料衡算 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 苯的摩爾質(zhì)量 kmo lkgM A /? 甲苯的摩爾質(zhì)量 k m o lkgM B /? 6 ??? 8 178. 11 92. 13Dx ??? 1 3Wx ??? 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 ? ?0 .5 5 6 7 8 .1 1 1 0 .5 5 6 9 2 .1 3 8 4 .3 3 /FM k g k m o l? ? ? ? ? ? ? ?0 .9 9 1 7 8 .1 1 1 0 .9 9 1 9 2 .1 3 7 8 .2 4 /DM k g k m o l? ? ? ? ? ? ? ?0 .0 1 2 7 8 .1 1 1 0 .0 1 2 9 2 .1 3 9 1 .9 6 /WM k g k m o l? ? ? ? ? ? 物料衡算 原料處理量 ? ?26500 3 1 4 . 2 4 /8 4 . 3 3F k m o l h?? 總物料衡算 31 4. 24 ( / )D W F k m ol h? ? ? 苯物料衡算 0 .5 5 6 0 .9 9 1 0 .0 1 2F D W?? 聯(lián)立解得 17 4. 61 /D kmol h? 13 9. 63 /W kmo l h? 式中 F原料液流量 D塔頂產(chǎn)品量 W塔底產(chǎn)品量 7 3 塔板數(shù)的確定 理論板層數(shù) TN 的求取 苯 甲苯屬于理想物系，采用逐板計(jì)算法求理論層數(shù) 由表 7 苯 甲苯物質(zhì)在總壓 下的 tx 關(guān)系 9 2 0 .5 5 6 0 .5 0 48 8 9 2 0 .6 5 1 0 .5 0 4t ??? ? 由表 2 苯 甲苯在某溫度 t 下蒸汽壓 0AP 、 0BP 0 1 4 4 .1 9 0 .5 9 9 21 2 8 .4 1 4 4 .1 8 8 9 2AP ? ???? 0 kpa? 0 5 7 .8 9 0 .5 9 9 25 0 .8 5 7 .8 8 0 9 2BP ? ???? 0 kpa? 理想物系 00 ? ?? 平衡線(xiàn)方程 ? ? 2 .4 31 1 1 1 .4 3xxY xx????? ? ? 泡點(diǎn)進(jìn)料 1?q ?? 2 .4 3 0 .5 5 6 0 .7 5 31 1 .4 3 0 .5 5 6ey ????? eeeD xy yxR ???min m in 0 .9 9 1 0 .7 5 3 1 .2 10 .7 5 3 0 .5 5 6R ???? 取操作回流比 m in2 2 ? ? ? ? 8 求精餾塔氣液相負(fù)荷 2. 42 17 4. 61 42 2. 56 /L R D k mol h? ? ? ? ? ? ? ? ?1 2 .4 2 1 1 7 4 .6 1 5 9 7 .1 7 /V R D k m o l h? ? ? ? ? ? /L L qF k m ol h? ? ? ? ? ? 59 7 /V V k mol h? ?? 操作線(xiàn)方程 精餾段方程為1 0 . 7 0 8 0 . 2 9 011 Dn n nxRy x xRR? ? ? ? ??? 提餾段方程為1 1 . 2 3 0 . 0 0 2 8( q 1 ) F ( q 1 ) Fwm m mWxL q Fy x xLL? ?? ? ? ?? ? ? ? 逐板計(jì)算法求理論板層數(shù) 平衡方程 1 x? ? 精 餾段方程 ?? 1 ?? 1122334455667788 91 78 82 58 68 26 46 78 12 10 63 72 01 24 32 29yxyxyxyxyxyxyx? ??? ? ???? ??? ? ???? ??? ? ???? ??? ? ???? ??? ? ???? ??? ? ???? ??? ? ???? ??? ?平 精平 精平 精平 精平 精平 精平 精平 80 .5 2 9 0 .5 5 6Fxx? ? ? 精餾段所需的理論板數(shù) 1 8N? 9 提餾段方程 ?? 899 1010 1111 1212 1313 1414 1515 16 xyxyxyxyxyxyxyxy? ??? ? ???? ??? ? ???? ??? ? ???? ??? ? ???? ??? ? ???? ??? ? ???? ??? ? ???? ???提 平提 平提 平提 平提 平提 平提 平提16= wxx? ????平 總理論板數(shù)為 16TN ? 層 （包括再沸器） 全塔效率 TE 估算 查溫度組成圖得到塔頂溫度 ??，塔釜溫度 ??，全塔平均溫度=℃ 分別查得苯 ,甲苯的平均溫度下的粘度 mpa s? ?? mpa s? ?? 平均粘度公式得 ? ?0. 55 6 0. 29 2 0. 29 8 1 0. 55 6 0. 29 5m? ? ? ? ? ? ? 全塔效率 TE ? ? 0 .2 4 50 .4 9 5 3 .2 %m?? ??? 求實(shí)際板數(shù) 精餾段實(shí)際板層數(shù) 8 1 5 .0 3 1 60 .5 3 2N ? ? ?精 提餾段實(shí)際板層數(shù) 7 1 3 .1 2 1 40 .5 3 2N ? ? ?提 進(jìn)料板在第 16 塊板 10 4 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 操作壓力計(jì)算 塔頂操作壓力 P= kpa 每層塔板壓降 △ P＝ kPa 進(jìn)料板壓力 101 .32 8 106 .92FP k pa? ? ? ? 塔底操作壓力 101 .32 15 111 .82WP k pa? ? ? ? 精餾段平均壓力 ? ?1 10 1. 32 10 6. 92 / 2 10 4. 1