13068吨每年苯一甲苯连续精馏装置工艺设计_课程设计(编辑修改稿)

13068吨每年苯一甲苯连续精馏装置工艺设计_课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

加入。 最终，完成苯与甲苯的分离。 三、精馏塔设计 工艺条件的确定 苯与甲苯的基础数据 表 31 相平衡数据 温度 /℃ 85 90 95 100 105 POA /Kpa POB /Kpa 40 46 54 86  x 0 y 0 表 32 苯与甲苯的物理性质 项目 分子式 相对分子量 沸点 /℃ 临界温度 /℃ 临界压力 /Pa 苯 C6H6 甲苯 C6H5CH3 表 33 Antoine 常数值 组分 A B C 苯 甲苯 表 34 苯与甲苯的液相密度 温度 /℃ 80 90 100 110 120 )//( 3, mkgL 苯 810 8 )//( 3, mkgL 甲苯 815 表 35 液体的表面张力 温度 /℃ 80 90 100 110 120 ）（苯 mmN // ）（甲苯 mmN // 表 36 液体的黏度 温度 /℃ 80 90 100 110 120 ）苯（ smpL a., ）甲苯（ smpL a., 表 液体的汽化热  温度 /℃ 80 90 100 110 120  苯 /(KJ/Kg)  甲苯 /(KJ/Kg) 温度的条件： 假定常压，作出苯 — 甲苯混合液的 txy图，如后附图所示。 依任务书，苯和甲苯的相对摩尔质量分别为 kg/kmol和 ，原料含苯 ，塔顶苯含量不低于， 塔底苯含量不大于 ，则：可算出 ： 原料液含苯的摩尔分率： Fx 塔顶含苯的摩尔分率：D 塔底含苯的摩尔分率：Wx 查 txy图可得， tD=℃ ,tW=℃ ,tF=℃ 全塔平均温度 tm=（ *） 1/2=℃ 操作压力选定 最低操作压力：取回流罐物料的温度为 30℃，由它们的安托因 方程 00  tptP BA 甲苯：苯： 计算得： POA =， POB =. 由泡点方程 XD=(PminPOB)/(POA POB)=,可得 Pmin=. 取塔顶操作压力 P=+*1000= 9 由以上可知，摩尔分数为 xf=， xD=， xw= 、塔底产品的平均摩尔量 原料液的平均摩尔质量： MF ＝ ＋ (1－ ) ＝ 塔顶液的平均摩尔质量： MD ＝ ＋ (1－ ) ＝ 塔底液的平均摩尔质量： MW ＝ ＋ (1－ ) ＝ 质量物料恒算与负荷计算及其结果表 全塔物料衡算： 进料液： F=1650（ kg/h） /（ kg/kmol） =总物料恒算： F=D+W 即 D+W= 苯物料恒算： FwD FxWxDx  即 D 83+ W 118=0. 388 联立解得： W＝ D＝ 做 XY曲线 由文献 [1]中苯与甲苯的汽 液平衡组成可以找出5 521  m算出。 如 苯（ x） 甲苯（ y）的相平衡数据 温度 /℃ 85 90 95 100 105 POA /Kpa POB/Kpa 40 46 54 86 x 0 y 0 本方案中，塔内压力接近常压（实际上略高于常压），因操作压力偏离常压很小，所以其对x~y 平衡关系的影响完全可以忽略。 将上表中数据作图得 x~y 曲线 ： 10 求 Rmin 从而算得 苯 甲苯物系在某些温度 t 下的 a 值（附 x 值） 从而推出m 所以平衡线方程xxxxy )1(1   因为 q= 所以 Q 线斜率31k且过点)( , FFxx 因此得 Q 线方程：  xy 计算得 Q 线方程与平衡线方程交点 ),( qq yx=（ ,） in qqqD xy yxR 又因为 Rmin  故 R= = 操作线方程 精馏段操作线方程为：  nDnn xR xxR Ry  nn xy t( ℃ ) 85 90 95 100 105 α 图 1 苯 — 甲苯混合液的 yx 图 11 提馏段操作线方程为： 0044839。 39。 39。 1   nn nwn xy xVWxxVL 用图解法得出理论塔板数 作图如后面附图所示 TN=15（包括再沸器） ,进料板为第 8层 其中 NT精=7， NT提=7(不包括再沸器 ) 求平均塔效率 ET 前面已计算 可知 平均塔温为 tm =（ *） 1/2=℃。 由经验式 [3] )(  TE 式中，μ — 塔顶及塔底平均温度下的液体的平均粘度；  — 塔顶及塔底平均温度下的相对挥发度 在℃ 苯的粘度 :273.厘泊。 甲苯的粘度 :厘泊。 加料液体的平均粘度：m= Ax+（ 1 Ax) B= 厘泊 )(  TE。 求实际塔板数 精馏段实际 板层数 精 提馏段实际板层数 精 全塔实际塔板数 N = 26 塔的精馏段操作工艺条件及计算 平均压强mP 塔顶操作压力计算 PD= 98kPa 每层塔板压降 △ P= 第二塔板 P1=98+= 精馏塔进料口上第三板 P 精馏塔进料口下第二板  12 进料温度的计算 wx 对应的温度为塔底温度，为Wt℃。 对应的温度为塔顶温度，为℃。 精馏段平均温度： Ct m  )(1  提馏段平均 温度： Ct  )(2  平均塔温为 tm =（ *） 1/2=℃。 第二塔板的温度： CN ttt DF  , Ct  由 txy图得 , 11  xy 精馏塔进料口上第三板的温度：  ttt f , 22  yx 精馏塔进料口下第二板的温度：CN ttt DF   ttt fC0 , 33  yx 综上可知： 操 作温度 操作压力 组成 x 组成 y 塔顶第二板 进料口上第三板 105 进料口下第二板 平均摩尔质量的计算 塔顶： XD=Y1=， X1=   kg/k , mVDM   685 kg/k , mLD 进 料板： 由 Fx=,查 txy图知 : Fy=   kg/k , mVF 13   ol86. 69k g/, mLFM 塔釜 ：wy，wx   kg/k , mVWM   mol91. 974 kg/, mLW 精馏段平均摩尔质量 ：   kg/k , mVM   kg/k , mL 提馏段 平均摩尔质量 ：   kg/k , mVM   kg/k , mL 第二塔板摩尔质量计算：由 x1 = y1=，查平衡曲线（图 1），得 VmM=y1 MA+(1y1)MBK molKg /  1Lm= 2xA+(1 2) BK molKg /.  同理可得 2Vm=2Lm==3Lm= Kg/Kmol 综上可知： VmM LmM 塔顶第二板 进料口上第三板 进料口下第二板 平均密度计算 (1) 气相平均密度 Vm 计算 理想气体状态方程计算，即 14 精馏段气相密度：  31 11 / mkgRT MP m vmmlvm   提留段气相密度：  32 222 / mkgRT MP m vmmvm   (2) 液相平均密度 Lm 计算 由式 1 ABiL m i L A L B    求相应的液相密度。 对于塔顶：Dt时 ,用内插法求得下列数据 ADa 3LA .30 Kg  3LB .  3L Dm )814 . 17809 . 831/(  对于进料板：CtF  用内插法求得下列数据  A 3LA .67 Kg  LB 3L F m )795 . 5795 . 51/(  对于塔底：  用内插法求得下列数据 AWa 3LA .17 Kg  3LB .  3L Wm )780 . 86781 . 141/(  精馏段平均密度：31 .  mKgLFmLDmLm  15 提馏段平均密度：32 .  mKgLF mLWmLm  第二塔板气相密度计算：31 /)( mkgRTMPmVmmV   同理可得32 / mkgV  33 / mkgV  第二塔板液相密度计算： 由 2t=℃查手册得3/ mkgA, B= 3/mkg 8 第二板液相的质量分数为  A 31 / mkgL   同理可得32 / mkgL  33 / mkgL  综上可知： Vm ρ Lm 塔顶第二板 进料口上第三板 进料口下第二板 液体平均表面张力计算 液体表面张力 ς M Lm = iix 对于塔顶： 由Dt℃查手册得  mmNLA  mmNLB )(  mmNLD m 对于进料板： 由CtF  查手册得  mmNLA  mmNLB )(  mmNLF m 16 对于塔底： 由  查手册得  mmNLA  mmNLB )(  mmNLW m 精馏段平均表面张力： 11  mmNLm 提馏段平均表面张力 ： 12  液体平均粘度计算 塔顶液相平均的黏度的计算 由Dt℃ 查表得： smPA   smPB   )( LgLgLg LDm  smPaLDm   进料板液相平 均黏度的计算 由CtF  查表得： smPA   smPB   同理可 得smPaLFm   塔底液相平均的黏度的计算 由  ℃ 查表得：。