苯-甲苯二元蒸馏课程设计

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1、化工原料课程设计任务书 发给学生： 班级： 一、题目 设计一连续精馏塔装置，用以分离： 苯-甲苯混合物 混合物 二、原始数据 1、原料：处理量： 17 吨/小时 进料状态： 饱和液体 组成： xF=0.43（质量） 2、产品要求： xD=0.97（摩尔） ，xW=0.03（摩尔） 3、冷凝器形式： 全凝器 冷却剂温度： 30 三、计算说明书内容 1、流程简图 2、工艺计算（包括物料衡算及热量衡算总表） 3、塔板计算 4、塔体初步设计 5、辅助设别的选用 6、计算结果汇总表 7、分析与讨论 四、绘图要求 1、塔体总图 2、塔板总图 一、工艺流程简图 如图 1， 塔顶设全凝器， 轻组分经全凝器冷凝

2、后， 部分作为回流返回塔内； 塔底设有再沸器。 二、工艺计算 1、全塔物料衡算 原料组成： 0.43 F x（质量） 塔顶组成：0.97 D x（摩尔） 塔底组成：0.03 W x（摩尔） 摩尔衡算 原料摩尔组成： 0.43 / 78.11 0.471 0.43 / 78.11(10.43) / 92.13 F x 进料量： 3 17 /1710 0.43 / 78.11(10.43) / 92.13198.76/FthKmolh 摩尔衡算方程：FDW， FDW FxDxW x 联立求得：93.22/DK m olh，105.55/WK m olh 质量衡算 由摩尔衡算结果，可得塔顶产品质量流

3、率 93.220.9778.11(10.97)92.137320.31/DK gh 塔底产品质量流率 105.550.0378.11(10.03)92.139679.69/WK gh 由塔顶、塔底产品组成，也可分别求得苯、甲苯的摩尔流量和质量流量。物料衡算结果如 表 1. 表 1 全塔物料衡算结果（Kmol/h 或 Kg/h） 质量流量 摩尔流量 组成 总流量 摩尔 质量 摩尔流量 质量流量 进料 苯 7310 93.59 0.471 0.43 198.76 17000 甲苯 9690 105.18 0.529 0.57 塔顶产品 苯 7062.67 90.42 0.97 0.965 93.2

4、2 7320.31 甲苯 257.64 2.80 0.03 0.035 塔底产品 苯 247.33 3.17 0.03 0.026 105.55 9679.69 甲苯 9439.36 102.38 0.97 0.974 2、确定冷凝罐、塔顶及塔底的操作压力和温度 （1）冷凝罐的压力和温度 冷却剂的温度为 30，为保证一定的传热温差，通常产品冷却后的温度比冷却剂高 10-20，取t=15，则冷凝罐的温度为 45。假定凝液罐的压力为 1atm，则查图1 得 KA=0.32,KB=0.13，此时，有 0.320.970.130.030.314 iiAABB K xKxKx 压 力 选 高 了 。 观

5、 察 图 表 可 以 发 现 ， 当 压 力 取 为 0.5atm 时 ， 仍 不 能 满 足 |1 |0 . 0 1 ii K x 的要求，图中低于 0.5atm 的相平衡数据难以获得，此时，不宜采用泡 点方程。考虑到低压时，安托因方程 0 1206.350 lg6.89740 220.237 A p t 0 1343.943 lg6.95334 219.377 B p t 由低压下的泡点方程 00 AABB pxpxp 将 t=45代入安托因方程， 得 0 29.79 A pK pa， 0 19.88 B pK pa， 得2 7 . 4 3pKp a。 查饱和蒸汽压图2，可得 45时， 0 30 A pK pa， 0 10 B pK pa，得29.4pK pa，与 安托因方程的计算结果一致。 从冷凝罐的压力出发，对本蒸馏体系有两种方案：采取常压蒸馏，冷凝罐中的液体 为过冷液体， 回流为过冷回流； 采取减压蒸馏。 常压蒸馏会引起塔内各处温度相应提高， 而塔底温度的提高可能会引起塔内物料的结焦、聚合、变质或腐蚀设备。本体系为苯、甲 苯，相对较轻，温度升高不是很大时不会引起结焦问题；减压蒸馏不仅需要增加真空设备 的投资和操作费用，而且由于