【正文】 下： 塔頂溫度 ?D ℃ 進(jìn)料板溫度 Ft ＝ ℃ 塔底溫度 wt =℃ 精餾段平均溫度 mt =（ .+） /2 = ℃ 提餾段平均溫度 mt =（ +） /2 =℃ （ 3）平均摩爾質(zhì)量計算 塔頂平均摩爾質(zhì)量計算 由 xD=y1=,代入相平衡方程得 x1= )/()(, k m olkgM DL ?????? )/()(, k m olkgM DV ?????? 進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計算 由上面理論板的算法，得 Fy ＝ ， Fx ＝ )/()(, k m olkgM FV ?????? )/()7 4 ( 4 , k m olkgM FL ?????? 塔底平均摩爾質(zhì)量計算 由 xw=,由相平衡方程，得 yw= 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計 12 )/()1 7 ( 7 , k m olkgM WV ?????? )/()(, k m olkgM WL ?????? 精餾段平均摩爾質(zhì)量 )/( k m olkgM V ??? )/( k m olkgM L ??? 提餾段平均摩爾質(zhì)量 )/( k m olkgM V ??? )/( k m olkgM L ??? （ 4） 平均密度計算 ①氣相平均密度計算 由理想氣體狀態(tài)方程計算 ，精餾段的平均氣相密度即 )/()( 3mkgRTPV mMVm ??? ???? 提餾段的平均氣相密度 )/()( 3, mkgRTPV mMVm ??? ???? ②液相平均密度計算 液相平均密度依下式計算，即 塔頂液相平均密度的計算 由 tD＝ ℃，查手冊得 )/( 0 9)。 分別查得苯、甲苯在平均溫度下的粘度 )( smPaA ??? ， )( smPaB ??? 平均粘度由公式，得 )( sm P am ??????? 全塔效率 ET ????? mTE ? （ 4） 求實際板數(shù) 精餾段實際板層數(shù) （塊）精 5 ???N 提餾段實際板層數(shù) （塊）提 5 ???N 進(jìn)料板在第 18塊板。 ① 利用 q線方程和相平衡方程聯(lián)立求解得到最小回流比 q線方程： （泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1） 相平衡方程： y=α xP/(1+(α 1)xP) 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計 8 q=1 則 q 線為垂直線，古 xP = xF = 相對揮發(fā)度 α = VA /VB = PA0 /PB0 （參照上表） 計算求得平均揮發(fā)度 α = 求得 xP = yP = 依據(jù)最小回流比計算公式 Rmin = (xD yP)/(yP xP)= R = = = ②求精餾塔的氣、液相負(fù)荷 L = RD = = (kmol/h) V =(R+1)D=(+1) = (kmol/h) V、 =（ R+1)D _ (1 q)F = = (kmol/h) (泡點(diǎn)進(jìn)料： q=1) L、 = RD + qF = + = (kmol/h) ③求操作線方程 精餾段操作線方程為 yn+1 = R xn/(R+1) + xD/(R+1) = xn + 提餾段操作線方程為 yn+1 = L、 xn/V、 WXW/V、 = （ 2）逐板法求理論板 又根據(jù)m in (1 )1 []11 dDFfxxR xx????? ? ? 可解得 ? = 相平衡方程 1 ( 1) 1 ????? ? ? 解得 xxy ?? 變形得 yyx ?? 用精餾段操作線和相平衡方程進(jìn)行逐板計算 1 Dyx? = ， 1111 1 1 1(1 ) (1 )yyx y y y y???? ? ? ?= 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計 9 yn+1 = xn + yyx ?? y2 = x1 + = x2 = y3= x2 + = x3 = y4= x3 + = x4 = y5= x4 + = x5 = 因 為 , x5 = xF= 故精餾段理論板 n=5，用提留段操作線和相平衡方程繼續(xù)逐板計算 yn+1 = L、 xn/V、 + WXW/V、 = + y6= = x6 = y7= = x7 = y8= x8= .... y17= x17= y18= x18= 因為， x18= xw= 所以提留段理論板 n=185=13（不包括塔釜） 進(jìn)料板是定在第 6塊。 下圖是板式塔的簡略圖： 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計 5 表 1 苯和甲苯的物理性質(zhì) 項目 分子式 分子量 M 沸點(diǎn)（℃） 臨界溫度 tC（℃） 臨界壓強(qiáng) PC（ kPa） 苯 A C6H6 甲苯 B 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 表 4 純組分的表面張力 ([1]： 378P 附錄圖 7) 溫度 80 90 100 110 120 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計 6 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 814 805 791 778 763 甲苯 ,kg/ 3m 809 801 791 780 768 表 6 液體粘度 181。 (２ ) 操作彈性較小 (約 2～ 3)。 (４ ) 壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低 30％左右。 (２ ) 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 10～ 15％。 塔板的類型為篩板塔精餾，篩板塔塔板上開有許多均布的篩孔，孔徑一般為3～ 8mm，篩孔在塔板上作正三角形排列。塔底設(shè)置再沸器采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。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罐。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。 設(shè)計文件要求 設(shè)計說明書 ： A4幅面； 工藝流程圖 ： A2幅面； 設(shè)備工藝條件圖 ： A3幅面； 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計 4 三 設(shè)計計算 設(shè)計方案的選定及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集 本設(shè)計任務(wù)為分離苯一甲苯混合物。 設(shè)計參數(shù) 用板式精餾塔分離苯 甲 苯 雙組分 溶液 ； 處理能力為 3250kg/h； 原料液中 xF=（ 摩爾 分?jǐn)?shù) ，下同 ） ； 設(shè)計要求，餾出液 xD=，釜底液 xW= 進(jìn)料狀態(tài)屬于 泡點(diǎn) 進(jìn)料 ； 操作壓力是常壓，采用間接蒸汽加熱方式 。本設(shè)計的題目是苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計，即需設(shè)計一個精餾塔用來分離易揮發(fā)的苯和不易揮發(fā)的甲 苯，采用連續(xù)操作方式，需設(shè)計一板式塔將其分離。精餾過程在能量劑驅(qū)動下（有時加質(zhì)量劑），使氣液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物中各組分的揮發(fā)度的不同，使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)原料混合液中各組分的分離。 0 武 昌 理 工 學(xué) 院 化工原理課程設(shè)計 題 目： 產(chǎn)量 24180t/%苯的篩板精餾塔的設(shè)計 學(xué) 院： 生命科學(xué)學(xué)院 專 業(yè)： 制藥 1101 學(xué) 號： 20224790013 學(xué)生姓名： 柯永新 指導(dǎo)教師： 陳馳 2022 年 6 月 28 日 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計 1 目錄 一 序 言 ...................................................................................................................... 2 二 化工原理課程設(shè)計任務(wù)書 ...................................................................................... 3 三