文档介绍：化工原理课程设计说明书
苯—甲苯板式精馏塔的工艺设计
工艺计算书(精馏段部分)
学院:化学化工学院
专业:应用化学专业
设计者: 杨钱生
班级:2007级07班
学号:200710440737
2010年7月1日
设计题目
设计一座苯-甲苯连续精馏塔,%×104t,塔顶馏出液中含甲苯不得高于2%,原料液中含甲苯38%(以上均为质量分数)
操作条件
塔顶压力 4kPa(表压)。
进料热状态自选。
回流比自选。
塔底加热蒸汽压力 (表压)。
单板压降≤。
塔板类型
筛板
工作日
每年300天,每天24小时连续运行。
厂址
天津地区
设计类容
精馏塔的物料衡算;
塔板数的确定;
精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;
精馏塔的塔体工艺尺寸计算;
塔板主要工艺尺寸的计算;
塔板的流体力学验算;
塔板负荷性能图;
精馏塔接管尺寸计算;
绘制生产工艺流程图;
绘制精馏塔设计条件图;
绘制塔板施工图(选作);
对设计过程的评述和有关问题的讨论;
设计基础数据
表1-1 苯(A)-甲苯(B)饱和蒸气压(×105Pa)
温度/℃
85
90
95
100
105
pA*/105Pa
PB*/105Pa
表1-2 苯-甲苯物系的气液平衡数据
x
0
1
y
0
1
表1-3 苯-甲苯部分温度下的密度
温度/℃
设计计算
设计方案的确定
本设计任务为分离苯-甲苯混合物。对于二元混合物的分离,应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料,将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝,冷凝液在泡点下一部分回流至塔内,其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系,最小回流比较小,故操作回流比去最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。
精馏塔的物料衡算
原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
苯的摩尔质量 MA=
甲苯的摩尔质量 MB=
原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
MF=×+(1-)=
MF=×+(1-)=
MF=×+(1-)=
物料衡算
原料处理量
总物料衡算 =D+W
苯物料衡算 ×=+
联立解得 D=
W=
塔板数的确定
a) 理论板层数NT的求取
苯-甲苯属理想物系,可采用图解法求理论板层数。
由手册查得苯-甲苯物系的气液平衡数据表1-2,绘出x-y图,如图1-1。
求最小回流比及操作回流比。
采用作图法求最小回流比。在图1-1中对角线上,自e(,)作垂线ef即为进料线(q线),该线与平衡线的交点坐标为
xq= yq=
故最小回流比为
取操作回流比为
R=2Rmin=2×=
求精馏塔的气、液相负荷
L=RD=×=
V=(R+1)D=(+1)=
L’=L+F=+=
V’=V=
求操作线方程
精馏段操作线方程为
提馏段操作线方程为
图解法求理论板层数
采用图解法求理论塔板层数,如图1-1所示。求解结果为
总理论板层数 NT=14(包括再沸器)
进料板位置 NF=6
实际塔板数的求取
精馏段实际板层数 N精=5/=≈10
提馏段实际板层数 N提=9/=≈18
精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算
以径流段为例进行计算
操作压力计算
塔顶操作压力 PD=+4=
每层塔板压降 △P =
进料板压力 PF