【正文】 進行環(huán)氯化的工藝路線： C H 3 C H 3+ C l 2F e C l 3T e m p .C H 3+ + H C lC lC lP C T O C T 圖 11 甲苯氯化反應(yīng)示意圖 由于對氯甲苯和鄰氯甲苯常壓下沸點分別為 ℃和 ℃ ,兩者非常接近，用常壓精餾分離難度大。但由于對氯甲苯和鄰氯甲苯國內(nèi)需求量大，特別是高純度的對氯甲苯和鄰氯甲苯還需從國外進口，因此，研究設(shè)計對氯甲苯和鄰氯甲苯的精餾分 離方法具有重要的現(xiàn)實意義。 傳統(tǒng)觀點認(rèn)為，板式塔的生產(chǎn)處理能力小，容易液泛，操作困難。隨著人們對高效填料研究的不斷深入，板式塔的應(yīng)用越來越廣泛，其優(yōu)點是： ① 板式塔的壓降小，真空操作更為適宜。 ② 對熱敏性體系宜采用板式塔，因為板式塔的持液量比板式塔少，物料在塔內(nèi)的停留時間短。 ③ 對易起泡體系，板式塔更適合。 ④ 對腐蝕性體系，填料更適宜。 ⑤ 塔徑不很大時，板式塔結(jié)構(gòu)簡單且造價便宜。 ⑥ 塔徑可小可大（φ ~5m） , 而板式塔一般不小于 。 ⑦ 在同等分離難度下，板式塔分離程度高，操作回流比 小，能耗低。 化工系畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 本設(shè)計針對對氯甲苯和鄰氯甲苯同分異構(gòu)體沸點近、分離難度大的特點，擬采用高效絲網(wǎng)板式塔在減壓條件下分離上述體系。 圖 全凝器 回流預(yù)熱器 原料預(yù)熱器 抽真空 泵 再沸器 塔底產(chǎn)品 對氯甲苯 +鄰氯甲苯 精 餾 塔 中 間 罐 真 空 罐 塔頂產(chǎn)品貯槽 化工系畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 物性常數(shù) 《化工數(shù)據(jù)手冊》 表 31 鄰 對氯甲苯的物性常數(shù) 名稱 分子式 分子量 沸點（ 1atm） 熔點 鄰氯甲苯 C7H7Cl ℃ 34℃ 對氯甲苯 C7H7Cl ℃ ℃ 對氯甲苯和鄰氯甲苯在不同溫度下的汽化潛熱及比熱 表 32 鄰 對氯甲苯不同溫度下的性質(zhì) 溫度 t℃ 汽化潛熱 cal/mol 密度 g/cm3 比熱 cal/mol?℃ 20 9388 30 9298 40 9207 50 9144 60 9019 70 8923 80 8825 90 8725 100 8624 110 8520 120 8414 表 33 鄰氯甲苯 溫度 t℃ 汽化潛熱 cal/mol 密度 g/cm3 比熱 cal/mol?℃ 20 9315 30 9225 40 9133 50 9040 60 8945 70 8848 80 8750 90 8650 100 8547 110 8443 120 8337 化工系畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 4. 符號說明 aA —— 塔板開孔區(qū)面積， 2m ve —— 液沫夾帶量， kg 液 /kg 氣 fA —— 降液管截面積， 2m M—— 平均摩爾 質(zhì)量， kg/kmol 0A —— 篩孔區(qū)面積， 2m 0d —— 篩孔直徑， m TA —— 塔的截面積， 2m D—— 塔徑， m C —— 負(fù)荷因子，無因次 minR —— 最小回流比 20C —— 表面張力為 20mN/m R —— 回流比 英文字母 mT —— 平均溫度，℃ g —— 重力加速度， 2sm 0F —— 篩孔氣相動觸因子 lh —— 出口堰與沉降管距離， m fh —— 板上清液高度， m ch —— 與平板壓強相當(dāng)?shù)? lH —— 板上清液層高度， m 液柱高度， m 0h —— 降液管的底隙高度， m dh —— 與液體流過降液管壓強 owh —— 堰上液層高度， m 降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m wH —— 出口堰高度， m 39。wH —— 進口堰高度， m H—— 板式塔高度， m h?—— 與克服表面張力壓強 pH —— 人孔處塔板間距， m 降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m dH —— 降液管內(nèi)清夜層高度， m FH —— 進料處塔板間距， m TH —— 塔板間距， m K —— 穩(wěn)定系數(shù) wl —— 堰長， m hL —— 液體體積流量， hm3 sL —— 液體體積流量， hm3 n—— 篩孔數(shù)目 p—— 操作壓力， aKp ? P—— 氣體通過每層 T—— 理論板層數(shù) 篩板的壓降， aKp u—— 空塔氣速， sm t —— 篩孔的中心距， m minou —— 漏液點氣速， sm 39。u —— 液體通過降液體 nV —— 氣體體積流量， m/s 系的速度 sm ， sV —— 氣體體積流量， m/s Wc —— 邊緣無效區(qū)寬度， m dW —— 弓形降液管高度， m sW —— 破沫區(qū)寬度， m Z—— 板式塔有效高度， m 希臘字母 ? —— 篩板厚度， m ? —— 開孔率，無因次 ? —— 液體在降液管內(nèi)停留時間， s ?—— 粘度， amp ? —— 密度， kg/m3 ? —— 表面張力， mNm 化工系畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 下標(biāo) max —— 最大 min —— 最小 L —— 液相 V—— 氣相 化工系畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 確定塔頂，塔底物料量及組成 ? ? BFAFF MXMXM ??? 1? BA MM? ? ?m olkgMMM BAF ???? ? ?hk m o lMMF F 3500 ???? 全塔物料衡算式 ??? ????XWXDXF WDFWDF 聯(lián)立得 WD?? ????? WD 解方程得 ? ? ? ?hk m o lWhk m o lD ?? 匯總列表如下： 表 51 計 算所得數(shù)據(jù) ? ?hkmolF ? ?hkmolD ? ?hkmolW FX DX WX 確定塔板數(shù) 操作線方程的確定 經(jīng)查表得鄰氯甲苯的摩爾分?jǐn)?shù) 表 52 鄰氯甲苯的摩爾分?jǐn)?shù) ℃t x Y ℃t x y 120 化工系畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 由表 1— 1 摩爾分?jǐn)?shù)可利用公式 PxyPA??和 1??? X PX PP AB?? 計算出在不同溫度下其所對的飽和蒸氣壓，并由公式 PPBAX ??? 計算出 ? 的表 1— 2 表 53 不同溫度下所對應(yīng)的飽和蒸氣壓及相對揮發(fā)度 ℃t PA? PB? ? ℃t PA? PB? ? 120 — — — 1 經(jīng)計算取 m? 的平均值 ???ni im Xn 11? 10 4 5 9 0 8 7 5 4 8 ????????? ? 根據(jù)泡點進料 1?q ??? Fq XX ?? 由相平衡方程式 ? ?XXy 11 ??? ?? 得 ? ?FFq XXy 11 ??? ?? ? ? ??? ?? ? 由此可算出qqqDnim Xy XXR ??? ??? ? 0 1 1 7 ????? n imRR 求出提餾段下降的液體摩爾流量，對泡點進料有 FRDFLL ????39。 ? ?hk m o l5 4 5 8 1 1 ???? ? ?RRVV 139。 ??? ? ? ? ?hk m o l7 2 8 1 1 ???? 求精餾段操作線方程 111 ????? RXXRRy Dmm ?????? nn XX 求提餾段操作線方程 化工系畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 Wmm XVWXVLy 39。39。39。1 ??? ????? mm XX 理論塔板數(shù)的確定 第一塊塔板上升的蒸汽組成 ?? DXy 第一塊塔板下降的液體組成 ? ? 39。39。39。 1 yyX ??? ?? ? ? ????? 第二塊塔板上升蒸汽組成 12 ?? Xy ???? 第二塊塔板下降的液體組成 ? ? ????X ? 第三塊塔板上升的蒸汽組成 23 ?? Xy ???? 第三塊塔板下降的液體組成 ? ? 6 4 6 4 ????X ? 第四塊塔板上升的蒸汽組成 34 ?? Xy ???? 第四塊塔板下降的液體組成 ? ? 6 1 6 1 ????x ? FXX?4? ?改用提餾段操作線方程計算 第五塊塔板上升的蒸汽組成 45 ?? Xy ???? 第五塊塔板下降液體的組成 ? ? ????X ? 第六塊塔板上升的蒸汽組成 56 ?? Xy 4 9 9 4 9 ???? 化工系畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 第六塊塔板下降液體組成 ? ? ????X ? 第七塊塔板上升蒸汽組成 1 9 9 67 ?? Xy ???? 第七塊塔板下降液體組成 ? ? ????X ? WXX ?7 精餾塔內(nèi)理論塔板數(shù)為 71=6 塊其中精餾段為三塊板數(shù)第四塊為進料板 表 54 理 論