化工原理课程设计-苯-甲苯板式精馏塔 (3)

N精?5?9.69?10（块）0.516

提馏段实际板层数

N提?5?9.69?10（块）0.516

进料板在第11块板。

3、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P＝4+101.3 kPa 每层塔板压降 △P＝0.7 kPa

进料板压力PF＝105.3+0.7×10＝112.2 kPa 塔底操作压力Pw=119.3 kPa

精馏段平均压力 P m1 ＝（105.3+112.3）／2＝108.8 kPa

提馏段平均压力P m2 =（112.3+119.3）/2 =115.8 kPa （2）操作温度计算

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、甲苯的饱和蒸气压由

安托尼方程计算，计算过程略。计算结果如下： 塔顶温度tD?80.90℃ 进料板温度tF＝85.53℃

塔底温度tw=105.0℃

精馏段平均温度tm=（ 80.9.+85.53）/2 = 83.24℃

提馏段平均温度tm=（85.53+105.0）/2 =95.27℃ （3）平均摩尔质量计算

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塔顶平均摩尔质量计算

由xD=y1=0.957,代入相平衡方程得x1=0.959

ML,Dm?0.959?78.11?(1?0.959)?92.13?78.69(kg/kmol)MV,Dm?0.983?78.11?(1?0.983)?92.13?78.35(kg/kmol)

进料板平均摩尔质量计算

由上面理论板的算法，得yF＝0.877， xF＝0.742

MV,Fm?0.877?78.11?(1?0.877)?92.13?79.83(kg/kmol)ML,Fm?0.742?78.11?(1?0.742)?92.13?81.73(kg/kmol)

塔底平均摩尔质量计算

由xw=0.077,由相平衡方程，得yw=0.171

MV,Wm?0.171?78.11?(1?0.171)?92.13?89.74(kg/kmol)

ML,Wm?0.077?78.11?(1?0.077)?92.13?91.05(kg/kmol)

精馏段平均摩尔质量

MVm?MLm?78.35?79.83?79.09(kg/kmol)2 78.69?81.73?80.21(kg/kmol)2

提馏段平均摩尔质量

MVm?MLm?79.83?89.74?84.79(kg/kmol)2 81.73?91.05?86.39(kg/kmol)2

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（4）平均密度计算 ①气相平均密度计算

由理想气体状态方程计算，精馏段的平均气相密度即

PVM108.8?79.09??2.90(kg/m3)RTm8.314?(83.24?273.15)

?Vm?提馏段的平均气相密度

PVM115.8?84.79??3.21(kg/m3)RTm8.314?(95027?273.15)

?,?Vm②液相平均密度计算 液相平均密度依下式计算，即

塔顶液相平均密度的计算 由tD＝80.94℃，查手册得

33??814.0(kg/m);??809.1(kg/m) AB

塔顶液相的质量分率

求得aa?0.98

1?L,Dm?0.980.02?;得?L,Dm?813.（9kg/m3）814.0809.1

进料板液相平均密度的计算 由tF＝85.53℃，查手册得

?A?808.6(kg/m3);?B?804.36(kg/m3) 进料板液相的质量分率

?A?0.742?78.11?0.710.742?78.11?(1?0.742)?92.13

1?L,Dm?0.710.29?;得?L,Fm?807.（4kg/m3）808.86804.36

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塔底液相平均密度的计算 由tw＝105.0℃，查手册得

33??786.4(kg/m);??785.3(kg/m) AB

塔底液相的质量分率

aA?0.077?78.11?0.0660.077?78.11?(1?0.077)?92.13

1?L,Wm?0.0660.934?;得?L,Wm?784.（9kg/m3）786.4785.3

精馏段液相平均密度为

813.9?807.4?Lm??810.62

提馏段液相平均密度为

807.4?784.9?Lm??796.15（kg/m3）2

(5) 液体平均表面张力计算

液相平均表面张力依下式计算，即

塔顶液相平均表面张力的计算 由 tD＝80.94℃，查手册得

?A?21.25(mN/m);?B?21.59(mN/m)

?L,Dm?0.983?21.25?0.017?21.59?21.26(mN/m)进料板液相平均表面张力的计算 由tF＝85.53℃，查手册得

?A?21.60(mN/m);?B?21.08(mN/m)?L,Fm?0.742?20.60?0.258?21.08?20.72(mN/m)

塔底液相平均表面张力的计算 由 tW＝105.0℃，查手册得

?A?18.26(mN/m);?B?19.18(mN/m)?L,Wm?0.077?18.26?0.923?19.18?21.50(mN/m)

精馏段液相平均表面张力为

21.26?20.72?Lm??20.99(mN/m)2

提馏段液相平均表面张力为

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21.50?20.72?21.11(mN/m)2

(6) 液体平均粘度计算

液相平均粘度依下式计算，即 μLm=Σxiμi

塔顶液相平均粘度的计算 由 tD＝80.94℃，查手册得

?Lm??A?0.305(mPa?s);?B?0.309(mPa?s)?L,Dm?0.983?0.305?0.017?0.309?0.311(mPa?s)

进料板液相平均粘度的计算 由tF＝85.53℃，查手册得

?A?0.292(mPa?s);?B?0.297(mPa?s)?L,Dm?0.742?0.292?0.258?0.297?0.294(mPa?s)

塔底液相平均粘度的计算 由tw＝105.0℃，查手册得

?A?0.244(mPa?s);?B?0.259(mPa?s)?L,Dm?0.077?0.244?0.923?0.259?0.258(mPa?s)

精馏段液相平均粘度为

0.311?0.294?L,m??0.303(mPa?s)2

提馏段液相平均粘度为

0.294?0.259?L,m??0.276(mPa?s)2

（7）气液负荷计算 精馏段：

V?(R?1)D?(1.31?1)?119?274.89(kmol/h)V?MVm274.89?79.09Vs???2.08(m3/s)3600?Vm3600?2.90L?R?D?1.31?119?155.89(kmol/h)LS?V?MLm155.89?80.21??0.0043(m3/s)3600?Lm3600?810.6

提馏段：

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