苯－甲苯溷合液常压连续精馏塔设计.doc

苯－甲苯混合液常压连续精馏塔设计序言 化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和《物理化学》，《化工制图》等所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。 精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石化等工业中得到广泛应用。精馏过程是利用两组份挥发度的差异实现连续的高纯度分离。本设计的题目是苯－甲苯混合液常压连续精馏塔设计，即设计一个精馏塔用来在常压下分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作。 精馏塔设计任务书 设计题目 苯－甲苯混合液常压连续精馏塔设计 设计任务 原料液中苯含量：质量分数为41%，甲苯含量为59%。 塔顶馏出液中轻组分含量不低于96%，釜液中重组分含量不低于96%。 生产能力：80t/d原料量，年开工310天，每天工作20小时。 精馏方式：筛板塔常压精馏。 操作条件 精馏塔顶压强：4.0kpa 进料热状态：泡点进料 回流比：自选 单板压降：≯0.7kpa 设计内容 （1）实际塔板数的确定，加料板位置的确定，塔高的计算，塔径的计算 （4）根据物料衡算和能量衡算，选择管路流动路线，管路尺寸，材料，管路中所需泵的型号。计算 设计方案的选定及基础数据的搜集 该二元物系属易挥发物系，最小回流比小，故操作回流比取最小回流比的2倍。 表1 苯和甲苯的物理性质 项目 分子式 分子量M 沸点（℃） 临界温度tC（℃） 临界压强PC（kPa） 苯A 甲苯B C6H6 C6H5—CH3 78.11 92.13 80.1 110.6 288.5 318.57 6833.4 4107.7 表2 苯和甲苯的饱和蒸汽压 温度 80.1 85 90 95 100 105 110.6 kPa kPa 101.33 40.0 116.9 46.0 135.5 54.0 155.7 63.3 179.2 74.3 204.2 86.0 240.0 表3 常温下苯—甲苯气液平衡数据温度 80.1 85 90 95 100 105 液相中苯的摩尔分率 汽相中苯的摩尔分率 1.000 1.000 0.780 0.900 0.581 0.777 0.412 0.630 0.258 0.456 0.130 0.262 表4 纯组分的表面张力 温度 80 90 100 110 120 苯，mN/m 甲苯，/m 21.2 21.7 20 20.6 18.8 19.5 17.5 18.4 16.2 17.3 表5 组分的液相密度 温度(℃) 80 90 100 110 120 苯，kg/ 甲苯，kg/ 814 809 805 801 791 791 778 780 763 768 表6 液体粘度μ（[1]：） 温度(℃) 80 90 100 110 120 苯（） 甲苯（） 0.308 0.311 0.279 0.286 0.255 0.264 0.233 0.254 0.215 0.228 表7常压下苯——甲苯的气液平衡数据 温度t℃ 液相中苯的摩尔分率x 气相中苯的摩尔分率y 110.56 0.00 0.00 109.91 1.00 2.50 108.79 3.00 7.11 107.61 5.00 11.2 105.05 10.0 20.8 102.79 15.0 29.4 100.75 20.0 37.2 98.84 25.0 44.2 97.13 30.0 50.7 95.58 35.0 56.6 94.09 40.0 61.9 92.69 45.0 66.7 91.40 50.0 71.3 90.11 55.0 75.5 80.80 60.0 79.1 87.63 65.0 82.5 86.52 70.0 85.7 85.44 75.0 88.5 84.40 80.0 91.2 83.33 85.0 93.6 82.25 90.0 95.9 81.11 95.0 98.0 80.66 97.0 98.8 80.21 99.0 99.61 80.01 100.0 100.0 精馏塔的物料衡算 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 苯的摩尔质量 甲苯的摩尔质量 原料及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 物料衡算 原料处理量 总物料衡算 苯物料衡算 联立方程1和2得 式中 F------原料液流量 D------塔顶液流量 W------塔底液流量 塔板数的确定 采用逐板计算