苯-氯苯分離過程板式精餾塔設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)書(編輯修改稿)
2025-08-30 06:47 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、造價(jià)低；塔板開孔率大，生產(chǎn)能力大，操作彈性大及塔板效率高等優(yōu)點(diǎn)，且加工方便，故有關(guān)浮閥塔板的研究開發(fā)較其他幾種塔型的塔板廣泛，是目前新型塔板研究開發(fā)的主要方向。常用板式塔的性能比較見表22。表22 板式塔性能的比較塔型與泡罩塔相比的相對(duì)氣相負(fù)荷效率操作彈性85%最大負(fù)荷時(shí)的單板壓降/mm（水柱）與泡罩塔相比的相對(duì)價(jià)格可靠性泡罩塔良超45～80優(yōu)浮閥塔優(yōu)超45～60良篩板塔優(yōu)良30～50優(yōu)由表22看出，篩板塔在相對(duì)氣液相負(fù)荷、效率、可靠性以及價(jià)格方面都較其他兩種塔優(yōu)，因此本設(shè)計(jì)選用篩板塔，其特點(diǎn)如下：l 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造維修方便；l 生產(chǎn)能力大，比浮閥塔還高；l 塔板壓力降較低，適宜于真空蒸餾；l 塔板效率較高，但比浮閥塔稍低；l 合理設(shè)計(jì)的篩板塔可是具有較高的操作彈性，僅稍低與泡罩塔；l 小孔徑篩板易堵塞，故不宜處理臟的、粘性大的和帶有固體粒子的料液。根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)，本設(shè)計(jì)選用的是篩板塔。 操作條件的選擇本設(shè)計(jì)的題目設(shè)計(jì)一座苯氯苯連續(xù)精餾裝置,即需設(shè)計(jì)一個(gè)連續(xù)精餾塔用來分離易揮發(fā)的苯和不易揮發(fā)的氯苯，具體工藝參數(shù)如下：處理量：26000噸/年料液組成（含氯苯）：35％產(chǎn)品組成（氯苯純度）：％塔頂產(chǎn)品組成（含氯苯）：≤2％操作壓力：塔頂壓強(qiáng)4KPa(表壓)進(jìn)料熱狀況和回流比自選塔底加熱蒸氣壓力：（表壓)單板壓降：≤全塔效率： ET=54%塔板類型——篩板生產(chǎn)廠址：海南洋浦工業(yè)開發(fā)區(qū)設(shè)備年工作時(shí)間：300天（每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行）水電供給：水源充足，供電正常第3章 工藝計(jì)算 全塔的物料衡算 料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品含苯的摩爾分率 kg/。 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 原料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品的摩爾流率依題給條件：一年以300天，一天以24小時(shí)計(jì)，有：W′＝26000t/a＝3611kg/h，全塔物料衡算： F′＝D′＋W′′＝′＋′F′＝10669kg/h F＝10669247。＝D′＝7058kg/h D＝7058247。＝4kmol/hW′＝3611kg/h W＝3611247。＝ 塔板數(shù)的確定 理論塔板數(shù)的求取 苯氯苯物系屬于理想物系，可采用梯級(jí)圖解法（MT法）求取，步驟如下：，利用泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方程求取依據(jù)，將所得計(jì)算結(jié)果列表如下： 表1 相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算溫度，（℃）8090100110120130苯760102513501760225028402900氯苯148205293400543719760兩相摩爾分率x10y10本題中，塔內(nèi)壓力接近常壓（實(shí)際上略高于常壓），而表中所給為常壓下的相平衡數(shù)據(jù)，因?yàn)椴僮鲏毫ζx常壓很小，所以其對(duì)平衡關(guān)系的影響完全可以忽略。繪出txy圖（圖31） 苯氯苯混合液的txy圖（圖31）采用作圖法求最小回流比。在圖1中對(duì)角線上，自點(diǎn)e（，）作垂線ef即為進(jìn)料線（q線），該線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為ye= xe=故最小回流比為考慮到精餾段操作線離平衡線較近，故取實(shí)際操作的回流比為最小回流比的2倍，即：3. 求精餾塔的汽、液相負(fù)荷: 精餾段：L=RD==V=(R+1)D=(+1)=提餾段：L′==+=V′=V=精餾段操作線：提餾段操作線：提餾段操作線為過和(,0)兩點(diǎn)的直線。采用圖解法求理論板層數(shù)，如圖32所示。苯氯苯物系精餾分離理論塔板數(shù)的圖解（圖32）求解結(jié)果為塊（不含釜）。其中，精餾段塊，提餾段塊，第4塊為加料板位置。 實(shí)際塔板數(shù)（根據(jù)老師給的全塔效率=） 實(shí)際塔板數(shù)（近似取兩段效率相同） 精餾段：塊，取塊 提餾段：塊，取塊 總塔板數(shù)塊。 塔的精餾段操作工藝條件及相關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算。塔頂：加料板：塔底：精餾段平均壓強(qiáng)：提餾段平均壓強(qiáng)： 平均溫度依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過試差法，計(jì)算出泡點(diǎn)溫度，其中苯、氯苯的飽和蒸汽壓由安托尼方程計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下：塔頂溫度80℃加料板溫度88℃。塔底溫度131℃。精餾段平均溫度：℃。提餾段平均溫度：℃。 平均分子量塔頂： ，（查相平衡圖）加料板：，（查相平衡圖） 塔底： ,精餾段：提餾段：T2=℃液相組成：氣相組成： 平均密度 表32 組分的液相密度（kg/m3）溫度，（℃）8090100110120130苯817805793782770757氯苯1039102810181008997985純組分在任何溫度下的密度可由下式計(jì)算苯 ： 推薦：氯苯 ： 推薦：式中的t為溫度，℃塔頂：進(jìn)料板： 塔底： 精餾段：液相密度 氣相密度提餾段：液相密度2. 汽相平均密度 液體的平均表面張力附： 表33 組分的表面張力（mN/m）溫度，（℃）8085110115120131苯氯苯雙組分混合液體的表面張力可按下式計(jì)算：由 用試差法計(jì)算出該溫度下兩組分的表面張力為塔頂：；（80℃）進(jìn)料板：； （88℃） 精餾段： 提餾段的計(jì)算方法與此類似，故省略。 液體的平均粘度塔頂：查化工原理附錄11，在80℃下有： 加料板： 精餾段： 氣、液負(fù)相體積流量負(fù)荷計(jì)算 精餾段：氣相摩爾流率：氣相體積流量：氣相體積流量：液相回流摩爾流率：液相體積流量：液相體積流量:提餾段：氣相摩爾流率：V′=V=氣相體積流量：氣相體積流量：液相回流摩爾流率：L′==+=液相體積流量：液相體積流量: 塔和塔板主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 塔徑，則：2. 按Smith法求取允許的空塔氣速（即泛點(diǎn)氣速）查Smith關(guān)聯(lián)圖，見圖33，得C20=圖33 Smith 關(guān)聯(lián)圖負(fù)荷因子泛點(diǎn)氣速：m/s ，則空塔氣速為 圓整取，此時(shí)的操作氣速。塔截面積為:實(shí)際空塔氣速為： 精餾塔有效高度 精餾段有效高度為：
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