化工原理课程设计--苯与氯苯的分离

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1、 - 1 - （一）题目（一）题目 试设计一座苯氯苯连续精馏塔，要求年产纯度 98%的氯苯 41 吨， 塔顶馏出液中含氯苯不得高于 2%， 原料液中含氯苯 35%（以上均为质 量分数） 。 （二）操作条件（二）操作条件 （1）塔顶压力 4kPa（表压） ； （2）进料热状况 泡点； （3）回流比 R=1.4Rmin； （4）塔底加热蒸汽压力 0.506Mpa（表压） ； （5）单板压降 0.7 kPa； （三）塔板类型（三）塔板类型 浮阀塔板（F1 型） （四）工作日（四）工作日 每年按 330 天工作计，每天连续 24 小时运行 （五）厂址（五）厂址 厂址为天津地区 设计计算书设计计算书 一

2、、设计方案的确定一、设计方案的确定 本任务是分离苯氯苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏 流程，本设计采用板式塔连续精馏。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器 加热至泡点后送进精馏塔内。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，其余部分冷却后送至储物罐。该物系属易分离物系，最小回流 - 2 - 比较小，故操作回流比取最小回流比的 1.4 倍，且在常压下操作。塔釜采用间接 蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储物罐。 二、精馏塔二、精馏塔物料衡算物料衡算（以轻组分计算） 1原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分率 苯的摩尔质量 k m o l/kg11.78 A M 氯苯的摩尔

3、质量 k m o l/kg56.112 B M 003.0 56.112/998.011.78/002.0 11.78/002.0 986.0 56.112/02.011.78/98.0 11.78/98.0 638.0 56.112/45.011.78/55.0 11.78/55.0 W D F x x x 2原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量 k m o l/kg46.11256.112)003.01(11.78003.0 kmol/kg59.7856.112)986.01(11.78986.0 kmol/kg58.9056.112)638.01(11.78638.0 W D F M M

4、 M 3物料衡算 原料处理量 h/2 5 . 9 3 k m o l 46.11224300 100000012 W 总物料衡算 2 5 . 9 3 DF 苯物料衡算 2 5 . 9 3003.0986.0638.0DF 联立解得 h/7 3 . 2 4 k m o l h/4 7 . 3 1 k m o l F D 三、塔板数的确定三、塔板数的确定 1理论板数 NT的求取 （1）由手册查得苯氯苯物系的气液平衡数据，绘出 xy图，见图 1。 C/ o T 80 90 100 110 120 130 131.8 kPa/ o A p 101.33 136.66 179.99 234.60 299

5、.99 378.65 386.65 - 3 - kPa/ o B p 19.73 27.33 39.07 53.33 72.40 95.86 101.33 oo o BA B pp pp x 1.000 0.677 0.442 0.265 0.127 0.019 0.000 x p p y A o 1.000 0.913 0.785 0.613 0.376 0.072 0.000 图 1 图解法求最小回流比 （2） 由于泡点进料 q=1， 在图上作直线 x=0.986 交对角线于 a 点， 作直线 x=0.638 交平衡线于 q 点，连接 a、q 两点，过 q 点作横轴的平行线交纵轴于一点，读

6、得 图 1 xy 图 yq=0.896，则最小回流比如下： 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 y x D x q x q q y a - 4 - 35.0 638.0896.0 896.0986.0 min R 取操作回流比为 49.035.04.14.1 min RR （3）求精馏塔的气、液相负荷 h/7 0 . 4 9 k m o l h/9 6 . 4 2 k m o l7 3 . 2 42 3 . 1 8 h/7 0 . 4 9 k m o l4 7 . 3 1)149.0()1( h/23.18kmol47.3149.0 VV FLL DRV