【正文】 根據(jù)吉利蘭關(guān)聯(lián)圖（《化工原理》下冊(cè) 圖 745） min ? ?? min ? ?? 可知 N=19（不包括再沸器） 由表 23 可繪出 xy 圖 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 圖 22 理論板數(shù)圖解法示意圖 如圖所示 ,塔內(nèi)理論板數(shù)為 12 塊 ,精餾段 3 塊 ,提餾段為 8 塊 ,第 4 塊為進(jìn)料板 。1 39。39。 圖 21 苯甲苯體系 txy圖 所以 1 2 .4 6mnn????? 運(yùn)用內(nèi)差法可求得 ? ， ? ， 86FTC? 氣液相密度計(jì)算 （ 1）塔頂 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 ①氣相 310 78 9 14 ( 27 5 80 .6)gD PM k g mRT? ?? ? ??? ②液相 已知 20C 下 表 24 苯 甲苯物性數(shù)據(jù) 密度0? 體積膨脹系數(shù) ? 苯 3879kg m 10 C??? 甲苯 3867kg m 10 C??? 30410 879 8 1 7 . 61 ( ) 1 1 2 . 4 1 0 ( 8 0 . 6 2 0 )L D A k g mt t C?? ? ??? ? ?? ? ? ? ? 30410 867 8 0 6 . 41 ( ) 1 1 0 . 9 1 0 ( 8 0 . 6 2 0 )L D B k g mt t C?? ? ??? ? ?? ? ? ? ? 38 1 7 . 6 0 . 9 9 1 5 8 0 6 . 4 0 . 0 0 8 5 8 1 7 . 5LD k g m? ? ? ? ? ? （ 2）塔底 ①氣相 310 78 8 14 ( 27 5 11 )gW PM k g mRT? ?? ? ??? ②液相 30410 879 7 9 0 . 31 ( ) 1 1 2 . 4 1 0 ( 1 1 0 . 5 2 0 )L W A k g mt t C?? ? ??? ? ?? ? ? ? ? 30410 867 7 8 9 . 21 ( ) 1 1 0 . 9 1 0 ( 1 1 0 . 5 2 0 )L W B k g mt t C?? ? ??? ? ?? ? ? ? ? 37 8 0 . 3 0 . 0 0 2 3 6 7 8 9 . 2 ( 1 0 . 0 0 2 3 6 ) 7 8 9 . 2LW k g m? ? ? ? ? ? ? （ 3）進(jìn)料板 30410 879 8 1 2 . 51 ( ) 1 1 2 . 4 1 0 ( 8 6 2 0 )L F A k g mt t C?? ? ??? ? ?? ? ? ? ? 30 410867 8 0 8 . 81 ( ) 1 1 0 . 9 1 0 ( 8 6 2 0 )L F B k g mt t C?? ? ??? ? ?? ? ? ? ? 38 1 2 . 5 0 . 7 3 3 5 8 0 8 . 8 ( 1 0 . 7 3 3 5 ) 8 1 1 . 5LF k g m? ? ? ? ? ? ? 回流比的確定 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 精餾塔操作是在某一適宜回流比下進(jìn)行的，適宜回流比的數(shù)值在全回流與最小回流比的數(shù)值之間，一般取 min( 2)RR? ，此處取 ? 已知： ? ? 泡點(diǎn)進(jìn)料， 1q? 0 .7 3 3 5qFx x kmol?? ? ? ? ?2 . 4 6 0 . 7 3 3 5 0 . 8 7 1 31 1 1 2 . 4 6 1 0 . 7 3 3 5mq my x?? ?? ? ?? ? ? ? ? 最小回流比： m i n 0 . 9 9 1 5 0 . 8 7 1 3 0 . 8 7 20 . 8 7 1 3 0 . 7 7 3 5DqqqxyR yx? ?? ? ??? m in1. 8 1. 8 0. 87 2 1. 57RR? ? ? ? 操作線方程 精餾段操作線方程 1 1 . 5 7 0 . 9 9 1 5 0 . 6 1 1 0 . 3 8 61 1 1 . 5 7 1 1 . 5 7 1Dn n n nxRy x x xRR? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 已知 ? ?Dx ? ? L R D 1 . 5 7 1 6 . 0 2 5 . 1 2 k m o l / h? ? ? ? ? ? ? ?1 1 . 5 7 1 1 6 . 0 4 1 . 1 2 /V R D k m o l h? ? ? ? ? ? 334 1 . 1 2 7 8 1 1 9 3 . 9 0 . 3 32 . 6 9Dg gVMV m h m s? ?? ? ? ? 提留段操作線方程 39。 表 12 甲苯質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（ GB/T228493） 二硫化碳/(gBr/100mL) 噻吩 /(g/100mL) 中性實(shí)驗(yàn) 中性 水分 室溫（ 18~20℃ ）下目測(cè)無可見不溶水 項(xiàng)目 指標(biāo) 特級(jí) 一級(jí) 二級(jí) 外觀 室溫（ 18~25℃ ）下透明液體，不深于每1000mL 水中含有 重鉻酸鉀溶液的顏色 密度（ 20℃） /(kg/m3) 沸程 /℃ 大氣壓下（ ℃） 酸洗比色 溴價(jià) /（ gBr/100mL） 863~868 861~868 860~870 中性實(shí)驗(yàn) 中性 水分 室溫（ 18~20℃ ）下目測(cè)無可見不溶水 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 2 精餾塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 精餾塔物料衡算 操作物質(zhì)為苯 — 甲苯混合物，計(jì)算各個(gè)物性常數(shù)見表 21 表 21 苯 甲苯物性常數(shù) 物質(zhì) 摩爾質(zhì)量 (Kg/mol) 臨界溫度 (k) 進(jìn)口質(zhì)量組成 (%) 塔釜出口組成 (%) 塔頂出口組成 (%) 苯 78 70 99 甲苯 92 30 1 已知 : D=9000 噸 /年 ?F? ?D? ?W? 計(jì)算 Dx 、 Wx 、 Fx 根據(jù)公式 AAABABMxMM???? ? 9978 0 .9 9 1 59 9 17 8 9 2Dx km o l??? 78 .2 9 9 .87 8 9 2Wx k m o l??? 7078 0 .7 3 3 57 0 3 07 8 9 2Fx km o l??? 原料液及塔頂、塔釜產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 + 0 . 7 3 3 5 7 8 + ( 1 0 . 7 3 3 5 ) 9 2 = 8 1 . 7F F FM x M x M k g k m o l? ? ? ?苯 甲 苯（ 1 ） D + 0 . 9 9 1 5 7 8 ( 1 0 . 9 9 1 5 ) 9 2 7 8 . 1 /DDM x M x M k g k m o l? ? ? ? ? ? ?苯 甲 苯（ 1 ） W + 0 . 0 0 2 3 6 7 8 ( 1 0 . 0 0 2 3 6 ) 9 2 9 2 /WWM x M x M k g k m o l? ? ? ? ? ? ?苯 甲 苯（ 1 ） 進(jìn)料量 F 塔頂餾出液 D 塔底殘留液 W 的計(jì)算 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 39000 10 16 /78 300 24D kg h????? () 16 ( 15 236 ) 35 236FWDWDWFWxxDF x xD x xF k g hxx???? ??? ? ??? 則 : 2 1 . 6 1 6 5 . 6 /W F D k g h? ? ? ? ? 相對(duì)揮發(fā)度及 xy關(guān)系 因純苯塔操作屬于常壓操作 ， 兩組分的物理化學(xué)性質(zhì)特別是兩組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)比較接近，所以該混合物為完全理想體系 。由于甲苯的結(jié)晶點(diǎn)很低，故可用作航空燃料及內(nèi)燃機(jī)燃料的添加劑。流速過快 (超過 3m/s)有產(chǎn)生和積聚靜電危險(xiǎn)。遇熱、明火或氧化劑易著火。分子式 C7H8，相對(duì)分子質(zhì)量 ，相對(duì) 密度 (20℃ /4℃ )，熔點(diǎn) 95～ ℃ ，沸點(diǎn) ℃ ，閃點(diǎn)℃ (閉杯 )，自燃點(diǎn) 480℃ ，蒸氣密度 kg/m3，蒸氣壓 (30℃ ) 比重 D 4℃ 20℃ 、 ，蒸氣與空氣混合物的爆炸極限為 %～ 7%。 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：見表 1－ 1。苯是致癌物之一。遇熱、明火易燃燒、爆炸。蒸氣與空氣混合物爆炸限 %～ %。 生產(chǎn)性質(zhì)及用途 苯的性質(zhì)及用途 苯是一種易燃、易揮發(fā)、有毒的無色透明液體， 易燃帶有特殊芳香氣味的液體。 篩板塔的特性 篩板塔是最早使用的板式塔之一，它的主要優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，造價(jià) 為泡罩塔的 60%左右，為浮閥塔的 80%左右； （ 2） 在相同條件下，生產(chǎn)能力比泡罩塔大 20%40%； （ 3） 塔板效率較高，比泡罩塔高 15%左右，但稍低于浮閥塔； （ 4） 氣體壓力降較小，每板壓力降比泡罩塔約低 30%左右。 塔釜內(nèi)液體一部分進(jìn)入再沸器 E103，經(jīng)水蒸汽加熱后，回流至塔釜，另一部分與原料換熱器換熱后排入甲苯儲(chǔ)罐。 流程說明 本精餾方案采用節(jié)能型強(qiáng)制回流進(jìn)行流程設(shè)計(jì)，并附有在恒定進(jìn)料量、進(jìn)料組成和一定分離要求下的自動(dòng)控制系統(tǒng)以保證正常操作。 塔釜加熱方式 、加熱介質(zhì) 塔釜采用列管式換熱器作為再沸器間接加熱方式，加熱介質(zhì)為水蒸汽。故，此設(shè)計(jì)采用泡點(diǎn)進(jìn)料。和泡點(diǎn)進(jìn)料相比：若采用冷進(jìn)料，在分離要求一定的條件下所需理論板數(shù)少，不需預(yù) 熱器，但塔釜熱負(fù)荷（一般需采用直接蒸汽加熱）從總熱量看基本平衡，但進(jìn)料溫度波動(dòng)較大，操作不易控制；若采用露點(diǎn)進(jìn)料，則在分離要求一定的條件下，所需理論板數(shù)多，進(jìn)料前預(yù)熱器負(fù)荷大，能耗大，同時(shí)精餾段與提餾段上升蒸汽量變化較大，操作不易控制，受外界條件影響大。另一方面，加壓或減壓精餾能量消耗大，在常壓下能操作的物系一般不用加壓或減壓精餾。同時(shí)苯物系在高溫下不易發(fā)生分解、聚合等變質(zhì)反應(yīng)且為液體（不是混合氣體）。故苯塔采用溫差控制。精餾塔苯塔的產(chǎn)品要求純度很高，達(dá) ％以上，而且要求塔頂、塔底產(chǎn)品同時(shí)合格，以及兩塔頂溫度變化很窄 (℃ )，普通的精餾溫度控制遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這個(gè)要求。 通過對(duì)精餾塔進(jìn)行設(shè)計(jì)和物料衡算等方面的計(jì)算，進(jìn)一步加深了對(duì)化工原理、石油加工單元過程原理等的理解深度，開闊了視野，提高了計(jì)算、繪圖、計(jì)算機(jī)的使用等方面的知識(shí)和能力，為今后在工作中進(jìn)一步發(fā)揮作用打下了良好的基礎(chǔ)。該物系 屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的 倍。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。 （五）主要物性數(shù)據(jù) InPi0=AiiiCTB? Antoine 公 表 苯和甲苯的基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) A B C 苯 甲苯 苯 甲苯精餾塔工藝設(shè)計(jì) 摘要： 本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯 — 甲苯混合物。已知：生產(chǎn)能力為年 產(chǎn) 9000 噸 99%的苯產(chǎn)品；進(jìn)精餾塔的料液含苯 70%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），其余為甲苯；塔頂?shù)谋胶恐辽贋?99%；殘液中苯含量不高于 %；料液初始溫度為 30℃ 試根據(jù)工藝要求進(jìn)行： 板式精餾塔的工藝設(shè)計(jì)； （二）操作條件 4kPa（表壓） 泡點(diǎn)進(jìn)料 倍最小回流比 ≤ 。繪圖 (表 )符合要求。 0— 15分 綜合能力 論文能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，有一定見解和實(shí)用價(jià)值。 論文（設(shè)計(jì)）日期： 任務(wù)下達(dá)日期 2020220 完成日期 2020328 指導(dǎo)教師簽字： 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）成 績 評(píng) 定 報(bào) 告 序號(hào) 評(píng)分指標(biāo) 具 體 要 求 分?jǐn)?shù)范圍 得 分 1 學(xué)習(xí)態(tài)度 努力學(xué)習(xí)，遵守紀(jì)律，作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)，按期完成規(guī) 定的任務(wù)。 （ 5）格式規(guī)范，嚴(yán)格按系部制定的論文格式模板調(diào)整格式。 （ 3）