【正文】 分率 y 4 2 精餾塔的物料衡算 (1) 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 苯的摩爾質(zhì)量 甲苯的摩爾質(zhì)量 0 . 3 5 / 7 8 . 1 1 0 . 3 8 80 . 3 5 / 7 8 . 1 1 0 . 6 5 / 9 2 . 1 3Fx ??? 0 . 9 6 7 8 . 1 1 0 . 9 6 60 . 9 6 7 8 . 1 1 0 . 0 4 9 2 . 1 3Dx ??? 0 . 0 4 7 8 . 1 1 0 . 0 4 70 . 0 4 7 8 . 1 1 0 . 9 6 9 2 . 1 3Wx ??? （ 2）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 0 .3 8 8 7 8 .1 1 0 .6 1 2 9 2 .1 3 8 6 .6 9FM k g k m o l? ? ? ? ? 0 .9 6 6 7 8 .1 1 0 .0 3 4 9 2 .1 3 7 8 .5 9DM k g k m o l? ? ? ? ? 0 .0 4 7 7 8 .1 1 0 .9 5 3 9 2 .1 3 9 1 .4 7WM k g k m o l? ? ? ? ? （ 3）物料衡算 原料處理量 50000000 8 0 . 1 18 6 . 6 9 * 7 2 0 0F k m o l h?? 總物料衡算 =D＋ W 苯物料衡算 ＝ ＋ W 聯(lián)立解得 D＝ kmol／ h W= kmol／ h 式中 F原料液流量 D塔頂產(chǎn)品量 W塔底產(chǎn)品量 3 塔板數(shù)的確定 （ 1） 理論板層數(shù) NT 的求取 苯一甲苯屬理想物系，可采用圖解法求理論板層數(shù)。 (３ ) 小孔篩板容易堵塞。 2 篩板塔的缺點(diǎn)是： (１ ) 塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。 (３ ) 塔板效率高，比泡罩塔高 15％左右。 篩板塔也是傳質(zhì)過(guò)程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有： (１ ) 結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡(jiǎn)單，易于加工，造價(jià)約為泡罩塔的 60％，為浮閥塔的 80％左右。其中由于蒸餾過(guò)程的原理是多次進(jìn)行部分汽化和冷凝，熱效率比較低，但塔頂冷凝器放出的熱量很多，但其能量品位較低，不能直 接用于塔釜的熱源，在本次設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)把其熱量作為低溫?zé)嵩串a(chǎn)生低壓蒸汽作為原料預(yù)熱器的熱源之一，充分利用了能量。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 2 倍。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過(guò)預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送人精餾塔內(nèi)。由于對(duì)物料沒(méi)有特殊的要求，可以在常壓下操作。 主要設(shè)備工藝尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1）收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù) （ 2）工藝流程的選擇 （ 3）做全塔的物料衡算 （ 4）確定操作條件 （ 5）確定回流比 （ 6）理論板數(shù)與實(shí)際板數(shù) （ 7）確定冷凝器與再沸器的熱負(fù)荷 （ 8） 初估冷凝器與再沸器的傳熱面積 （ 9）塔徑計(jì)算及板間距確定 （ 10）堰及降液管的設(shè)計(jì) （ 11）塔板布置及篩板塔的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) （ 12）塔的水力學(xué)計(jì)算 （ 13）塔板的負(fù)荷性能圖（ 14）塔盤(pán)結(jié)構(gòu)（ 15）塔高（ 16）精餾塔接管尺寸計(jì)算 典型輔助設(shè)備選型與計(jì)算（略） 包括典型輔助設(shè)備（換熱器及流體輸送機(jī)械）的主要工藝尺寸計(jì)算和設(shè)備型號(hào)規(guī)格的選定。 1 板式精餾塔設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 一、設(shè)計(jì)題目： 設(shè)計(jì)分離苯―甲苯連續(xù)精餾篩板塔 二、設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件 設(shè)計(jì)任務(wù)： 生產(chǎn)能力： 萬(wàn) 噸／年 原料液組成 ： 35％ 苯，苯 甲苯常溫混合溶液 （質(zhì)量分率，下同） 分離要求： 塔頂產(chǎn)品組成苯 ≥ 96％ 塔底產(chǎn)品組成苯 ≤ 4% 操作條件 平均操作壓力 ： kPa 平均操作溫度： 94℃ 回流比： 自 選 單板壓降： = kPa 工時(shí)： 年開(kāi)工時(shí)數(shù) 7200 小時(shí) 化工原理課程設(shè)計(jì) 三、設(shè)計(jì)方法和步驟： 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)所提供的條件和要求，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有資料的分析對(duì)比，選定適宜的流程方案和設(shè)備類(lèi)型，初步確定工藝流程。對(duì)選定的工藝流程，主要設(shè)備的形式進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述。 設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 工藝流程圖及精餾塔工藝條件圖 設(shè)計(jì)評(píng)述 二、設(shè)計(jì)計(jì)算 本設(shè)計(jì) 任務(wù)為分離苯一甲苯混合物。對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。塔底設(shè)置再沸器采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐。 塔板的類(lèi)型為篩板塔精餾，篩板塔塔板上開(kāi)有許多均布的篩孔，孔徑一般為 3~8mm，篩孔在塔板上作正三角形排列。 (２ ) 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 10～ 15％。 (４ ) 壓降較低， 每板壓力比泡罩塔約低 30％左右。 (２ ) 操作彈性較小 (約 2～ 3)。 下圖是板式塔的簡(jiǎn)略圖 表 1 苯和甲苯的物理性質(zhì) 項(xiàng)目 分子式 分子量 M 沸點(diǎn)（℃） 臨界溫度 tC（℃） 臨界壓強(qiáng) PC（ kPa） 苯 A 甲苯 B C6H6 C6H5— CH3 表 2 苯和甲苯的飽和蒸汽壓 溫度 C0 85 90 95 100 105 0AP ,kPa 0BP ， kPa 表 3 常溫下苯 — 甲苯氣液平衡數(shù)據(jù)（ [2]： 8P 例 1— 1 附表 2） 溫度 C0 85 90 95 100 105 液相中苯的摩爾分率 汽相中苯的摩爾分率 0 0 3 表 4 純組分的表面張力 ([1]： 378P 附錄圖 7) 溫度 80 90 100 110 120 苯， mN/m 甲苯， Mn/m 20 表 5 組分的液相密度 ([1]： 382P 附錄圖 8) 溫度 (℃ ) 80 90 100 110 120 苯 ,kg/ 3m 甲苯 ,kg/ 3m 814 809 805 801 791 791 778 780 763 768 表 6 液體粘度 181。 ①由手冊(cè)查得苯一甲苯物系的氣液平衡數(shù)據(jù)，繪出 x ～ y 圖 ， 見(jiàn) 下 圖 ②求最小回流比及操作回流比。在上圖中對(duì)角線(xiàn)上，自點(diǎn) e（ ,）作垂線(xiàn) ef即為進(jìn)料線(xiàn) (q線(xiàn) )，該線(xiàn)與平衡線(xiàn)的交點(diǎn)坐標(biāo)為 qy＝ , qx＝ 故最小回流比為m i n 0 . 9 6 6 0 . 6 0 9 1 . 6 20 . 6 0 9 0 . 3 8 8qqDqxyRyx? ?? ? ??? 取操作回流比為 min2 ?? ③求精餾塔的氣、液相負(fù)荷 3. 24 29 .7 3 96 .3 3L R D? ? ? ? ?kmol h ( 1 ) 4 .2 4 2 9 .7 3 1 2 6 .0 6V R D k m o l h? ? ? ? ? 39。 4 29. 73 1 80. 11 176 .44 /L R D qF k m ol h? ? ? ? ? ? ? ④求操作線(xiàn)方程 精餾段操作線(xiàn)方程為 1 0 . 7 6 4 0 . 2 2 811 Dn n nxRy x xRR? ? ? ? ??? 提餾段操作線(xiàn) 方程為 39。39。?? 39。 18 8 09yx? ? ? 22239。2 39。 0 . 2