苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计

苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计

工艺计算书（精馏段部分）

化学与环境工程学院 化工与材料系

2004年5月27日

课程设计题目一——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计

一、设计题目

设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯50000t/a，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。原料液中含氯苯为35%（以上均为质量%）。

二、操作条件

1.塔顶压强4kPa（表压）； 2.进料热状况，自选； 3.回流比，自选；

4.塔釜加热蒸汽压力506kPa； 5.单板压降不大于0.7kPa；

6.年工作日330天，每天24小时连续运行。

三、设计内容

1.设计方案的确定及工艺流程的说明； 2.塔的工艺计算；

3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算； 4.塔内流体力学性能的设计计算； 5.塔板负荷性能图的绘制； 6.塔的工艺计算结果汇总一览表； 7.辅助设备的选型与计算；

8.生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制； 9.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。

四、基础数据

?1.组分的饱和蒸汽压pi（mmHg）

温度，（℃） 80 760 148 90 1025 205 100 1350 293 110 1760 400 120 2250 543 130 2840 719 131.8 2900 760 p?i 苯 氯苯 2.组分的液相密度ρ（kg/m） 温度，（℃） 80 817 1039 90 805 1028 100 793 1018 110 782 1008 120 770 997 130 757 985 3

ρ 苯 氯苯 纯组分在任何温度下的密度可由下式计算

苯 ρA?912?1.187t 推荐：ρA?912.13?1.1886t 氯苯 ρB?1127?1.111t 推荐：ρB?1124.4?1.0657t 式中的t为温度，℃。 3.组分的表面张力σ（mN/m） 温度，（℃） 80 21.2 26.1 85 20.6 25.7 110 17.3 22.7 115 16.8 22.2 120 16.3 21.6 131 15.3 20.4 σ 苯 氯苯 双组分混合液体的表面张力σm可按下式计算：

σm?σAσB（xA、xB为A、B组分的摩尔分率）

σAxB?σBxA4.氯苯的汽化潜热

常压沸点下的汽化潜热为35.3×10kJ/kmol。纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示：

3

r2r10.38?tc?t2???t?t?c1????0.38（氯苯的临界温度：tc?359.2?C）

5.其他物性数据可查化工原理附录。

附参考答案：苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书（精馏段部分）

苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书（精馏段部分）

一、设计方案的确定及工艺流程的说明

原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却后送至苯液贮罐；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。流程图略。

二、全塔的物料衡算

（一）料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率

苯和氯苯的相对摩尔质量分别为78.11和112.61kg/kmol。

xF?65/78.11?0.728

65/78.11?35/112.6198/78.11xD??0.986

98/78.11?2/112.610.2/78.11xW??0.00288

0.2/78.11?99.8/112.61（二）平均摩尔质量

MF?78.11?0.728??1?0.728??112.61?87.49kg/kmol

MD?78.11?0.986??1?0.986??112.61?78.59kg/kmol MW?78.11?0.00288??1?0.00288??112.61?112.5kg/kmol

（三）料液及塔顶底产品的摩尔流率

依题给条件：一年以330天，一天以24小时计，有：W??50000t/a?6313kg/h，全塔物料衡算：

F??D??W? ?

???0.35F?0.02D?0.998WF?18709/87.49?213.84kmol/hF??18709kg/hD??12396kg/h D?12396/78.59?157.73kmol/h

W?6313/112.5?56.12kmol/hW??6313kg/h