化工原理课程设计--分离苯-甲苯的混合物

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1、 化工原理课程设计化工原理课程设计说明书说明书 系 别： 专 业： 学生姓名： 指导教师： 2013 年 月 日 目录 1 设计方案的确定. 1 2 精馏塔的物料衡算 . 1 2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 . 1 2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 1 2.3 物料衡算 . 1 3 塔板数的确定 2 4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 4 4.1 操作压力计算 4 4.2 操作温度计算 4 4.3 平均摩尔质量计算 . 5 4.4 平均密度计算 6 4.5 液体平均表面张力计算 7 4.6 液体平均粘度计算 . 8 5 精馏塔的塔体工艺尺寸的计算 8 5.1 塔径的

2、计算 8 5.2 精馏塔有效高度的计算 . 11 6 塔板主要工艺尺寸的计算 11 6.1 溢流装置计算 . 11 6.2 踏板布置 13 7 筛板的流体力学验算.14 7.1 塔板压降 14 7.2 液面落差 15 7.3 液沫夹带 15 7.4 漏液 .16 7.5 液泛 .16 8 塔板负荷性能图17 8.1 液漏线 17 8.2 液沫夹带线 .18 8.3 液相负荷下限线 19 8.4 液相负荷上限线 19 8.5 液泛线 19 1 1 设计方案的确定 本设计任务为分离苯-甲苯的混合物。对于二元混合物的分离,应采用连续精馏流 程。设计中采用泡点进料,将原料液通过预热器加热至泡点后送入精

3、馏塔内。塔顶上升 蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内,其余部分经产品冷却器冷却 后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的 2 倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 2 精馏塔的物料衡算 2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 苯的摩尔质量 kg/kmol11.78 MA 甲苯的摩尔质量 kg/kmol13.92 MB 450.0 13.92/59.011.78/41.0 11.78/41.0 xF 012.0 13.92/98.011.78/01.0 11.78/01.0 966.0 13.92/04.011.78/96.0

4、11.78/96.0 x x W D 2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 kg/kmol96.9113.92)012.01(11.78012.0 kg/kmol59.7813.92)966.01(11.78966.0 kg/kmol82.8513.92)450.01(11.78450.0 M M M W D F 2.3 物料衡算 原料处理量 kmol/h28.44 82.85 3800 F 2 总物料衡算 WD 28.44 苯物料衡算WD012.0966.0450.028.44 联立解得 hD/kmol33.20 hW/kmol95.23 3 塔板数的确定 计算最小回流比 min R

5、，因 eD eD xx yx R R 1 min min 当选取 FeFe xxyy,时，即 FD FD xx yx R R 1 min min 解得38.1 min R，因为 min 2 RR ，所以76.2R 相平衡方程 n n n xa ax y )1(1 或 n n n n n y y yaa y x 47.147.2)1( （a） 由式（a）得 F F F y y x 47.147.2 精馏段操作线 176.2 966.0 176.2 76.2 11 1 n D nn x R x x R R y 257.0734.0 1 nn xy （b） 提馏段操作线 Wnn x DR DF x DR FRD y )1()1( 1 (因 q=1) Wn x R DF x R DFR 1 1/ 1 / 式中 229.2 012.0440.0 012.0966.0 wF WD xx xx D F 代入可得 004.0313.1 1 nn xy （c） 泡点进料 q=1, 440.0 Fq xx 3 y x 第1块板 0.966 0.920017524 第2块板 0.930013143 0.84325817 第3块板 0.872443627 0.734684502 第4块板 0.791013377 0.605115608 第5块板 0.693