化工原理课程设计苯甲苯的分离[1]

物料，热量等的的衡算

解得N＝6 7.4 N Nmin / (N+2) 故加料板为从塔顶往下的第7层理论版。8 （3）全塔效率的计算

查温度组成图得到，塔顶温度TD=80.6℃，塔釜温度TW=109.4℃，全塔平均温度Tm =92.97℃。95

分别查得苯、甲苯在平均温度下的粘度

‘’_’

? ? ? ? 0. 267 ( mPa s ) ? ? 0. 275 ( mPa s )

A

，

B

平均粘度由公式，得

? ? ? ? ? ? ? 0 . 639 0. 267 0 . 3610 . 275 0 . 276( mPa s )

m

全塔效率ET ? ET

????? 0. 49 ( ?????????? .

.

.

? 0 . 53

相平衡方程 y??x2.475x? 解得

1?(??1)x1?1.475xy2 . 47 x

? x?y

? 2.47?1.47y 1 1 . 47 x 变形得

用精馏段操作线和相平衡方程进行逐板计算

y1y1?= 0.980

y1??(1?y1)y1?2.475(1?y1)y1?xD = 0.992 ， x1?y

? ? x 0 . 964 ? ? ? y 0. 605 x 0. 392 0. 985 2 2 1 ? 2. 47 1. 47 y ，

物料，热量等的的衡算

y

? ? x 0 . 940 3 ? ? ? ? 2. 47 1. 47 y y 0. 605 x 0. 392 0. 975 3 3 2 ， y ? ? x 4 0. 909

? ? ? . ? 2 . 47 1 . 47 y y 0 . 605 x3 392 0 . 961 4 4 0 ， y

? ? x 0 . 867 5 ? ? ? ? 2 . 47 1 . 47 y y 0 . 605 x4 . 392 0 . 942 5 0 5 ， y ? ? x 0 . 817 6 ? ? ? ? y 0. 605 x 0. 392 0. 917 2 . 47 1 . 47 y 6 6 5 ， y ? ? x 0 . 761 7 ? ? ? ? 2. 47 1. 47 y y 0. 605 x 0. 392 0. 886 6 7 6 , y ? ? x 0 . 700 8 ? ? ? ? 2. 47 1. 47 y y 0. 605 x 0. 392 0. 852 6 8 7 ,

y ? ? x 0 . 642 9 ? 2 . 47 1 . 47 y 6

? ? . ? y 0 . 605 x8 392 0 . 816 9 0

,

y ? ? x 0 . 590 10 ? ? ? ? 2 . 47 1 . 47 y y 0 . 605 x9 . 392 0 . 780 6 10 0 , 因为,

? ? ? x 0 . 590 x 0 . 0.639 10 F

故精馏段理论板 n=10，用提留段操作线和相平衡方程继续逐板计算

y ? ? x 0 . 547 11 ? 2 . 47 1 . 47 y 6

? . ? y 0 . 605 x10 ?392 0 . 748 11 0

，

物料，热量等的的衡算

y

? ? x 0 . 512 12 ? ? ? ? 2. 47 1. 47 y y 0. 605 x 0. 392 0. 723 6 12 11 ， y ? ? x 0 . 487 13 ? ? . ? 2 . 47 1 . 47 y y 0 . 605 x12 ?392 0 . 702 6 13 0 ， y ? ? x 0 . 471 14 ? ? ? ? 2 . 47 1 . 47 y y 0 . 605 x13 0 . 392 0 . 687 14 6 ， y ? ? x 0 . 457 15 ? ? ? ? y 0. 605 x 0. 392 0. 677 2 . 47 1 . 47 y 6 15 14 ， y ? ? x 0 . 449 16 ? ? ? ? 2. 47 1. 47 y y 0. 605 x 0. 392 0. 669 6 16 15 , y ? ? x 0 . 445 17 ? ? ? ? 2. 47 1. 47 y y 0. 605 x 0. 392 0. 663 6 17 16 , 因为，

? ? x11 0. 077 xW ? 0 . 018

所以提留段理论板 n=5（不包括塔釜）

实际板层数的求取 精馏段实际板层数 N精＝6/0.52＝11.5≈12 提馏段实际板层数 N提＝7/0.52≈13

物料，热量等的的衡算

精馏塔的热量衡算 精馏塔的气、液相负荷 V’＝V+(q-1)F＝V＝81.21kmol/h 再沸器的热负荷为

V＝(R+1)D＝(2.64+1)×22.31＝81.21kmol/h

QB＝V’（IVW－ILW ）

因釜残液几乎为纯甲苯，故其焓可按纯甲苯进行计算

IVW－ILW＝r’B＝360×92.13＝33166.8kJ/h

饱和液体进料

QB＝81.21×33166.8＝2.693×106kJ/h

加热蒸汽消耗量

QB2693000Wh＝ ＝＝1221kg/h(加热蒸汽绝压为200kpa)

r2205冷凝器的热负荷为

QC＝V(IVD－ILD)

因塔顶镏出液几乎为纯苯，故其焓可近似按纯苯进行计算

QC＝VrA＝81.21×389×78.11≈2.468×106 kJ/h

冷却水消耗量

WC＝

QC2468000＝＝5.913×104 kg/h

CPC?t2?t1?4.174??35?25?4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 （1）操作压力计算 塔顶操作压力PD＝ 101.3+4＝105.3 kP

每层塔板压降 △P＝0.7 kPa

进料板压力PF＝105.3＋0.7×12＝113.7kPa

精馏段平均压力 P m ＝（105.3＋113.7）／2＝109.5kPa

（2）操作温度计算 气压由 安托尼方程计算，计算结果如下：

依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中苯、甲苯的饱和