【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 加入。最終，完成苯與甲苯的分離。 三、精餾塔設(shè)計(jì) 工藝條件的確定 苯與甲苯的基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 表 31 相平衡數(shù)據(jù) 溫度 /℃ 85 90 95 100 105 POA /Kpa POB /Kpa 40 46 54 86 ? x 0 y 0 表 32 苯與甲苯的物理性質(zhì) 項(xiàng)目 分子式 相對(duì)分子量 沸點(diǎn) /℃ 臨界溫度 /℃ 臨界壓力 /Pa 苯 C6H6 甲苯 C6H5CH3 表 33 Antoine 常數(shù)值 組分 A B C 苯 甲苯 表 34 苯與甲苯的液相密度 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 )//( 3, mkgL 苯? 810 8 )//( 3, mkgL 甲苯? 815 表 35 液體的表面張力 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 ）（苯 mmN //? ）（甲苯 mmN //? 表 36 液體的黏度 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 ）苯（ smpL a.,? ）甲苯（ smpL a.,? 表 液體的汽化熱 ? 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 ? 苯 /(KJ/Kg) ? 甲苯 /(KJ/Kg) 溫度的條件： 假定常壓，作出苯 — 甲苯混合液的 txy圖，如后附圖所示。依任務(wù)書(shū)，苯和甲苯的相對(duì)摩爾質(zhì)量分別為 kg/kmol和 ，原料含苯 ，塔頂苯含量不低于， 塔底苯含量不大于 ，則：可算出 ： 原料液含苯的摩爾分率： ???Fx 塔頂含苯的摩爾分率：??D 塔底含苯的摩爾分率：???Wx 查 txy圖可得， tD=℃ ,tW=℃ ,tF=℃ 全塔平均溫度 tm=（ *） 1/2=℃ 操作壓力選定 最低操作壓力：取回流罐物料的溫度為 30℃，由它們的安托因 方程 00 ?????? tptP BA 甲苯：苯： 計(jì)算得： POA =， POB =. 由泡點(diǎn)方程 XD=(PminPOB)/(POA POB)=,可得 Pmin=. 取塔頂操作壓力 P=+*1000= 9 由以上可知，摩爾分?jǐn)?shù)為 xf=， xD=， xw= 、塔底產(chǎn)品的平均摩爾量 原料液的平均摩爾質(zhì)量： MF ＝ ＋ (1－ ) ＝ 塔頂液的平均摩爾質(zhì)量： MD ＝ ＋ (1－ ) ＝ 塔底液的平均摩爾質(zhì)量： MW ＝ ＋ (1－ ) ＝ 質(zhì)量物料恒算與負(fù)荷計(jì)算及其結(jié)果表 全塔物料衡算： 進(jìn)料液： F=1650（ kg/h） /（ kg/kmol） =總物料恒算： F=D+W 即 D+W= 苯物料恒算： FwD FxWxDx ?? 即 D 83+ W 118=0. 388 聯(lián)立解得： W＝ D＝ 做 XY曲線 由文獻(xiàn) [1]中苯與甲苯的汽 液平衡組成可以找出5 521 ???? ??m算出。如 苯（ x） 甲苯（ y）的相平衡數(shù)據(jù) 溫度 /℃ 85 90 95 100 105 POA /Kpa POB/Kpa 40 46 54 86 x 0 y 0 本方案中，塔內(nèi)壓力接近常壓（實(shí)際上略高于常壓），因操作壓力偏離常壓很小，所以其對(duì)x~y 平衡關(guān)系的影響完全可以忽略。將上表中數(shù)據(jù)作圖得 x~y 曲線 ： 10 求 Rmin 從而算得 苯 甲苯物系在某些溫度 t 下的 a 值（附 x 值） 從而推出?m? 所以平衡線方程xxxxy )1(1 ????? ?? 因?yàn)?q= 所以 Q 線斜率31??k且過(guò)點(diǎn))( , FFxx 因此得 Q 線方程： ??? xy 計(jì)算得 Q 線方程與平衡線方程交點(diǎn) ),( qq yx=（ ,） in ???????qqqD xy yxR 又因?yàn)? Rmin ? 故 R= = 操作線方程 精餾段操作線方程為： ????????? nDnn xR xxR Ry ??? nn xy t( ℃ ) 85 90 95 100 105 α 圖 1 苯 — 甲苯混合液的 yx 圖 11 提餾段操作線方程為： 0044839。39。39。1 ?? ????? nn nwn xy xVWxxVL 用圖解法得出理論塔板數(shù) 作圖如后面附圖所示 TN=15（包括再沸器） ,進(jìn)料板為第 8層 其中 NT精=7， NT提=7(不包括再沸器 ) 求平均塔效率 ET 前面已計(jì)算 可知 平均塔溫為 tm =（ *） 1/2=℃。 由經(jīng)驗(yàn)式 [3] )( ?? ??TE 式中，μ — 塔頂及塔底平均溫度下的液體的平均粘度； ? — 塔頂及塔底平均溫度下的相對(duì)揮發(fā)度 在℃ 苯的粘度 :273.厘泊。 甲苯的粘度 :厘泊。 加料液體的平均粘度：m?= Ax+（ 1 Ax) B?= 厘泊 )( ???? ?TE。 求實(shí)際塔板數(shù) 精餾段實(shí)際 板層數(shù) ??精 提餾段實(shí)際板層數(shù) 精 全塔實(shí)際塔板數(shù) N = 26 塔的精餾段操作工藝條件及計(jì)算 平均壓強(qiáng)mP 塔頂操作壓力計(jì)算 PD= 98kPa 每層塔板壓降 △ P= 第二塔板 P1=98+= 精餾塔進(jìn)料口上第三板 ????P 精餾塔進(jìn)料口下第二板 ??? 12 進(jìn)料溫度的計(jì)算 ?wx 對(duì)應(yīng)的溫度為塔底溫度，為?Wt℃。 對(duì)應(yīng)的溫度為塔頂溫度，為℃。 精餾段平均溫度： Ct m ? )(1 ??? 提餾段平均 溫度： Ct ? )(2 ??? 平均塔溫為 tm =（ *） 1/2=℃。 第二塔板的溫度： CN ttt DF ????? , Ct ?? 由 txy圖得 , 11 ?? xy 精餾塔進(jìn)料口上第三板的溫度： ??????? ttt f , 22 ?? yx 精餾塔進(jìn)料口下第二板的溫度：CN ttt DF ??????? ??????? ttt fC0 , 33 ?? yx 綜上可知： 操 作溫度 操作壓力 組成 x 組成 y 塔頂?shù)诙? 進(jìn)料口上第三板 105 進(jìn)料口下第二板 平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算 塔頂： XD=Y1=， X1= ? ? kg/k , ??????mVDM ? ? 685 kg/k , ??????mLD 進(jìn) 料板： 由 Fx=,查 txy圖知 : Fy= ? ? kg/k , ??????mVF 13 ? ? ol86. 69k g/, ??????mLFM 塔釜 ：?wy，?wx ? ? kg/k , ??????mVWM ? ? mol91. 974 kg/, ??????mLW 精餾段平均摩爾質(zhì)量 ： ? ? kg/k , ???mVM ? ? kg/k , ???mL 提餾段 平均摩爾質(zhì)量 ： ? ? kg/k , ???mVM ? ? kg/k , ???mL 第二塔板摩爾質(zhì)量計(jì)算：由 x1 = y1=，查平衡曲線（圖 1），得 VmM=y1 MA+(1y1)MBK molKg / ????? 1Lm= 2xA+(1 2) BK molKg /. ???? 同理可得 2Vm=2Lm==3Lm= Kg/Kmol 綜上可知： VmM LmM 塔頂?shù)诙? 進(jìn)料口上第三板 進(jìn)料口下第二板 平均密度計(jì)算 (1) 氣相平均密度 Vm? 計(jì)算 理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即 14 精餾段氣相密度：? ? 31 11 / mkgRT MP m vmmlvm ??? ????? 提留段氣相密度：? ? 32 222 / mkgRT MP m vmmvm ??? ????? (2) 液相平均密度 Lm? 計(jì)算 由式 1 ABiL m i L A L B????? ??? ? ?? 求相應(yīng)的液相密度。 對(duì)于塔頂：?Dt時(shí) ,用內(nèi)插法求得下列數(shù)據(jù) ???ADa 3LA .30 Kg ??? 3LB . ??? 3L Dm )814 . 17809 . 831/( ????? 對(duì)于進(jìn)料板：CtF ?? 用內(nèi)插法求得下列數(shù)據(jù) ???? ??A? 3LA .67 Kg ??? LB?? 3L F m )795 . 5795 . 51/( ????? 對(duì)于塔底： ?? 用內(nèi)插法求得下列數(shù)據(jù) ???AWa 3LA .17 Kg ??? 3LB . ??? 3L Wm )780 . 86781 . 141/( ????? 精餾段平均密度：31 . ?????? mKgLFmLDmLm ?? 15 提餾段平均密度：32 . ?????? mKgLF mLWmLm ??? 第二塔板氣相密度計(jì)算：31 /)( mkgRTMPmVmmV ??? ??? 同理可得32 / mkgV ?? 33 / mkgV ?? 第二塔板液相密度計(jì)算： 由 2t=℃查手冊(cè)得3/ mkgA, B?= 3/mkg 8 第二板液相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ???? ??A? 31 / mkgL ??????? ? 同理可得32 / mkgL ?? 33 / mkgL ?? 綜上可知： Vm? ρ Lm 塔頂?shù)诙? 進(jìn)料口上第三板 進(jìn)料口下第二板 液體平均表面張力計(jì)算 液體表面張力 ? M Lm? = iix?? 對(duì)于塔頂： 由?Dt℃查手冊(cè)得 ??? mmNLA ??? mmNLB? )( ???????? mmNLD m 對(duì)于進(jìn)料板： 由CtF ?? 查手冊(cè)得 ??? mmNLA? ??? mmNLB? )( ???????? mmNLF m 16 對(duì)于塔底： 由 ?? 查手冊(cè)得 ??? mmNLA? ??? mmNLB? )( ???????? mmNLW m 精餾段平均表面張力： 11 ????? mmNLm 提餾段平均表面張力 ： 12 ??? 液體平均粘度計(jì)算 塔頂液相平均的黏度的計(jì)算 由?Dt℃ 查表得： smPA ?? ? smPB ?? ? )( LgLgLg LDm ???? smPaLDm ??? ? 進(jìn)料板液相平 均黏度的計(jì)算 由CtF ?? 查表得： smPA ?? ? smPB ?? ? 同理可 得smPaLFm ??? ? 塔底液相平均的黏度的計(jì)算 由 ? ℃ 查表得：