化工原理课程设计 (2)

1.4.2缺点:

(１) 塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。 (２) 操作弹性较小(约2～3)。

（3）小孔筛板容易堵塞，不宜处理粘性大的脏的和带固体料子的料液。

二、设计内容及相关物性参数 2.1苯和乙苯的物理性质

项目 苯A 乙苯B 分子式 C6H6 C8H10 分子量M 78.11 106.16 沸点：C 80.1 136.2 O临界温度t：C 临界压强PC：KPa 288.5 348.57 6833.4 4307.7 O 2.2苯和乙苯的饱和蒸汽压可用Antoire方程计算。即 lnP?A?BT?C 其中P单位为mmHg,T单位为K各常数如下表

组分 苯 乙苯 A 15.9008 16.0195 B 2788.51 3279.47 C -52.36 -59.95 2.3苯和乙苯在某些温度下的表面张力?(mN/m) t/OC 20 28.80 29.30 40 26.25 27.14 60 23.74 25.01 80 21.27 22.92 100 18.85 20.85 120 16.49 18.81 140 14.17 16.82 ?苯 ?乙苯

2.4苯和乙苯在某些温度下的粘度(mp?s)

t/C 00 0.742 0.874 20 0.638 0.666 40 0.485 0.525 260 0.381 0.426 80 0.308 0.354 100 0.255 0.300 120 0.215 0.259 140 0.184 0.226 ?苯 ?乙苯 2.5苯和乙苯的液相浓度?L(Kg/m)

t/C 020 40 60 80 100 120 140 6

?L苯 ?L乙苯 877.4 867.7 857.3 849.8 836.6 831.8 815.0 813.6 792.5 795.2 768.9 776.2 744.1 756.7 2.6液体气化热??KJ/Kg?

0t/C 20 431.1 399.6 40 420.0 390.1 60 407.7 380.3 80 394.1 370.0 100 379.3 359.3 120 363.2 347.9 140 345.5 335.9 ?苯?乙苯 2.7不同塔板的板间距 塔径D/m 板间距Ht/mm

0.3?0.5 200?3000.5?0.8 250?3000.8?1.6 1.6?2.4 2.4?4.0 300?450350?600400?600三、工艺条件的确定和说明

3.1操作压力: 4 KPa

精馏操作可在常压、减压和加压下进行。操作压强常取决于冷凝温度。一般，除热敏性物料以外，凡通过常压蒸馏不难实现分离要求，并能用江河水或循环水将馏出物冷凝下来的物系统，都应采用常压蒸馏；对热敏性物料或混合液沸点过高的系统则采用减压蒸馏；对常压下馏出物的冷凝温度过低的系统，需提高塔压或采用深井水、冷冻盐水作为冷却剂；而常压下呈气态的物料必须采用加压蒸馏。

3.2进料状态: 饱和液体进料 q=1

进料热状态以进料热状态参数q表达，即 q?使每摩尔进料变成饱和蒸气所需热量每摩尔进料的气化潜热

有五种进料状态，即q>1.0时，为低于泡点温度的冷液进料：q=1.0为泡点下的饱和液体；q=0为露点 下的饱和蒸气；1>q>0为介于泡点与露点间的气液混合物；q<0为高于露点的过热蒸气进料。

原则上，在供热量一定的情况下，热量就尽可能由塔底输入，使产生的气相回流在全塔发挥作用，即宜冷进料。但为使塔的操作稳定，免受季节气温影响，精、提馏段采用相同塔径以便于制造，，则常采用饱和液体（泡点）进料，但需增设原料预热器。若工艺要求减少塔釜加热量避免釜温过高、料液产生聚合或结焦，则应采用气态进料。 3.3加热剂和加热方式 加热剂:低压饱和水蒸气；

加热方式:间接蒸汽加热；

蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器。有时也可采用直接蒸汽，例如蒸馏釜残的主要组分是水，且在低浓度下轻组分的相对挥发度较大时（如乙醇与混合液）宜用直接蒸汽加热，其优点是可以利用压强较低的加热蒸汽以节省操作费用，并省掉间接加热设备。但由于直接蒸汽的加入，对釜内溶液起一定稀释作用，在进料条件和产品纯度、轻组分收率一定的前提下，釜液浓度相应降低，帮需在提馏段增加塔板以达到生产要求。

3.4冷却剂及其进出、口温度

7

进口温度为20C，由当地年平均温度决定。出口温度为40C由经济核算得

OO

四、流程图

5水6水水蒸气进料塔顶产品4321水蒸气塔底产品7连续精馏装置的流程1—再沸器；2—精馏塔：3—塔板；4—进料预热器； 5—冷凝器； 6—塔顶产品冷凝器；7—塔底产品冷却器；

五、精馏塔的设计计算

8

5.1.1料液及塔顶、塔底产品含苯摩尔分率

xF?60/78.1160/78.?11?0.67140/106.16

? 5.1塔的物料衡算

xD?98/78.1198/78.?11?0.9852/106.16

xW?2/78.112/78.?11 5.1.2平均分子量

MF?0.67?1 MD?0.98?5 MW?0.02?7 5.1.3物料衡算

?0.02 798/106.1678.?11?(178.?11?(10.?671)0.?985)1?06.K1g61?06.K1g6K8m7 .o3lK7m8.o5l

78.?11?(10.?027)1?06.1K6g1K0m5 o.4l W??12000?1000/(300?24)?1667Kg/h

总物料衡算 D??W??F?

易挥发组分物料衡算 0.98D??0.02W??0.6F? 联立以上二式得:

D??2544.4Kg/h D?2544.4/78.53?32.40Kmol/h F??4211.4Kg/h F?4211.4/87.34?48.22Kmol/h W??1667Kg/h W?1667/105.4?15.82Kmol/h 5.2板块数的确定（本设计采用理论板数的捷算法计算NT） 5.2.1相对挥发度?的计算

?

据苯和乙苯在某些温度t下蒸汽压PA0，PB0及所对应的?=PA0/PB0如下表

t _ 84 88 92 96 100 104 108 110.6 115 120 125

PA0 101.3 114.1 128.4 144.1 161.3 180 200 222.4 237.7 265.7 299.6 2540 PB0 16.83 19.5 23.5 26 29.9 34.3 39 44.5 48.3 55.3 64.2 556 ? x 1 0.83 0.74 0.635 0.541 0..485 0.4 0.318 0.278 0.217 0.156 0.103 9

y 1 0.974 0.939 0.906 0.864 0.816 0.8 0.7 0.654 0.571 0.463 0.344 6.01 5.85 5.46 5.54 5.39 5.25 5.1 5.0 4.92 4.38 4.67 4.57

130 135 136.2 2835 3165 3294 639 735 760 4.44 4.31 4.33 0.055 0.01 0 0.205 0.042 0 相对挥发度可取表中x=0(?=4.33)x=1(?=6.01)时的几何平均值 ??4.33?6.01?5.101

5.2.2 最小回流比的计算

对于饱和液体进料有(Rmin)q?1? 取R=2Rmin=0.602 5.2.3 塔板数的计算 Nmin?lg[(x1?x)D/(x1?x)W]/lg??lg[0.9850.015/0.0270.973]/lg5.101?4.768

?xD?(1?xD)?????0.301

??1?xF1?xF?1

应用吉利兰关联就理论板数NT

X?R?RminR?1 ?0.18790.567 Y?0.75?(1?X 由

N?Nmin)?0.75?(1?0.18970.567)?0.459

?Y得

N?1N?Y4.76?0.459??9.647块 N?min1?Y1?0.459 而精馏段的最小理论板数

Nmin,1?lg[(x1?x)D/(x1?x)F]/lg?1?lg[(0.9850.015)/(0.6710.329)]/lg5.716?1.99

其中?1?6.01?5.436?5.716

而

N1N?Nmin,1Nmin N1?N?Nmin,1Nmin?9.647?1.994.768?4.03

故精馏段理板数为5层，提馏段理论板数为5层，第五层为加料板。

5.2.4 全塔效率ET

依公式 ET=?0.616lguM

根据塔顶、塔底液相组成，求得塔平均温度为106.730C 该温度下进料液相平均粘度为：

（1-xF)?乙苯?0.671?0.242?0.329?0.286?0.256mPa?s ?m?xF?苯?0

故Et?0.17?0.616lg0.256?53.5/0

5.2.5 实际塔板数N

10

搜索“diyifanwen.net”或“第一范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，第一范文网，提供最新教学研究化工原理课程设计 (2)全文阅读和word下载服务。