【正文】 31 苯和甲苯的物理性質(zhì)項目分子式分子量M沸點（K）臨界溫度/℃臨界壓強/kPa苯A甲苯B 表32 苯—甲苯汽—液平衡數(shù)據(jù)沸點/℃液相中苯的摩爾分率汽相中苯的摩爾分率沸點/℃液相中苯的摩爾分率汽相中苯的摩爾分率表33 苯、甲苯液體黏度溫度/8090100110120苯/甲苯/表34 苯、甲苯的液相密度溫度/8090100110120苯/815甲苯/810表35 苯、甲苯的液相汽化熱溫度/℃8090100110120苯/甲苯/表36 苯、甲苯液體表面張力溫度/℃8090100110120苯/甲苯/ 物料衡算 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分數(shù)苯的摩爾質(zhì)量甲苯的摩爾質(zhì)量原料中苯的摩爾分率塔頂出口物料中苯的摩爾分率塔釜出口物料中苯的摩爾分率 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量原料液平均摩爾質(zhì)量塔頂產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 全塔物料衡算原料處理量： 總物料衡算式： 苯物料衡算： 聯(lián)合解得：， 理論塔板數(shù) 塔溫的確定塔頂組成：，查表得塔頂溫度為進料組成：，查表得進料溫度為塔釜組成： 解得精餾段的平均溫度：提餾段的平均溫度： 求平均相對揮發(fā)度全塔平均相對揮發(fā)度：取塔頂及塔釜的平均值。由上算得塔頂溫度為，塔釜溫度為，查得的安托因常數(shù)：表37 苯、甲苯的安托因常數(shù)組分ABC苯甲苯塔頂： 由此可知，塔頂?shù)南鄬]發(fā)度為塔釜： 由此可知，塔釜的相對揮發(fā)度為加料處： 由此可知，加料處相對揮發(fā)度為因此全塔的平均相對揮發(fā)度為：精餾段的平均相對揮發(fā)度為：提餾段的平均相對揮發(fā)度為： 求最小回流比因飽和液體進料即，所以其線方程為：，線為垂直于橫坐標的一條直線，其與平衡線（全塔的）的交點為，即, ,此即最小回流比時操作線與平衡線的交點坐標。最小回流比：圖31 平衡線方程及q線方程 捷算法求全塔最小理論塔板數(shù)及精餾段最小理論塔板數(shù)在全回流下求出所需理論板數(shù)，對于接近理想體系的混合物，可以采用芬斯克方程計算，代入數(shù)值求得：對精餾段: ，. 捷算法求理論塔板數(shù)以計算為例。，可解得對精餾段： 逐板計算法求理論塔板數(shù)，則相平衡方程為：精餾段操作線方程: 因，其中則則提餾段操作線方程:通過編寫C語言程序（見附件1），計算每層理論塔板上的氣液相摩爾分率，交替使用相平衡方程與精餾段方程計算如下：表38 逐板計算求理論塔板數(shù)精餾段/提餾段理論塔板苯氣相摩爾分率苯液相摩爾分率精餾段第一層塔板第二層塔板第三層塔板第四層塔板第五層塔板第六層塔板提餾段第七層塔板第八層塔板第九層塔板第十層塔板第十一層塔板第十二層塔板求得理論塔板數(shù)（不包括再沸器），與捷算法求得的理論塔板數(shù)相吻合。 實際塔板數(shù)與進料位置塔頂溫度，塔釜溫度。則塔內(nèi)平均溫度：。查得該溫度下苯和甲苯的黏度為， 則平均黏度：則全塔理論塔板數(shù)，故實際塔板數(shù)為：但實際板數(shù)應該取22層。精餾段理論塔板數(shù)，故實際塔板數(shù)為：取為12層，則實際進料板為第13層。提餾段共層。表39 塔板數(shù)與進料位置總塔板數(shù)精餾段塔板數(shù)提餾段塔板數(shù)進料位置22層12層10層第13層 能量衡算 塔頂冷凝器的熱量衡算及冷卻水的消耗量理想情況下，對全凝器作熱量衡算，若忽略熱損失，塔頂冷凝器帶走的熱量等于物料損失的熱量。即：若回流液在泡點溫度下進入塔內(nèi)，則，即塔頂溫度：，在該溫度下苯的汽化潛熱塔頂?shù)馁|(zhì)量流率:則冷凝介質(zhì)為水，其進出冷凝器的溫度分別為和，則平均溫度下的比熱容，則冷卻水的消耗量：式中:——全凝器的熱負荷，；——冷卻介質(zhì)消耗量，；——冷卻介質(zhì)的比熱，；——冷卻介質(zhì)在冷凝器進、出口處的溫度。 塔釜再沸器的熱量衡算及加熱蒸汽的消耗量全塔熱量衡算式： 式中，表示塔頂蒸汽帶出熱量；表示釜液帶出熱量；表示加熱介質(zhì)帶出熱量；表示熱量損失，理想情況下可忽略，其值為0；表示回流液帶入的熱量；表示原料液帶入的熱量；表示加熱蒸汽帶入的熱量。取，則塔頂回流量的質(zhì)量流率：塔頂溫度，查表知，則回流液帶入的熱量：塔頂溫度時，塔頂?shù)谋绕療?，塔頂上升的蒸汽流量為：則塔頂蒸汽帶出熱量：加料處的溫度，查表得，物料的質(zhì)量流率。則原料液帶入的熱量：塔釜的溫度，查表得，物料的質(zhì)量流率：。則原料液帶入的熱量：則加熱蒸汽帶入的熱量：加熱介質(zhì)為蒸氣，塔釜溫度，查表用試差法求得：。則平均汽化熱：則加熱蒸汽的消耗量：4. 主體設備設計計算和說明 塔設備的工藝參數(shù) 操作壓力的計算塔頂操作壓力： 每層塔板壓降： 則進料板壓力： 塔釜壓力： 精餾段的平均操作壓力： 提餾段的平均操作壓力： 操作溫度的計算前面已經(jīng)計算得出，塔頂溫度，進料溫度，塔釜溫度。則精餾段的平均溫度： 提餾段的平均溫度： 平均摩爾質(zhì)量的計算由逐板計數(shù)法可得出:，；，；。塔頂?shù)臍庀嗄栙|(zhì)量：塔頂?shù)囊合嗄栙|(zhì)量：加料板的氣相摩爾質(zhì)量：加料板的液相摩爾質(zhì)量：塔釜的氣相摩爾質(zhì)量：塔釜的液相摩爾質(zhì)量：精餾段氣相、液相的平均摩爾質(zhì)量：提餾段氣相、液相的