《处理量为50000t/a的分离苯-氯苯的精馏塔的工艺设计》
专业。班级。
姓名。指导教师。
201 年月日。
一。设计题目。
苯-氯苯分离过程精馏塔的设计：
二。操作条件。
1．处理量：50000吨/年。
2. 料液组成（质量分率）：含苯25%
3. 塔顶产品组成：>=97%
4. 塔底产品组成：<=1%
5．进料热状态： 泡点进料。
6．操作压力：常压。
7. 单板压降：<=0.7kpa
三。操作周期。
每年7200小时，每天24小时连续工作。
四。设计内容 ：
1.设计方案的确定及流程说明。
2. 精馏塔的物料衡算；
3. 塔板数的确定；
4. 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；
5. 精馏塔的塔体工艺尺寸计算；
6. 塔板主要工艺尺寸的计算；
7. 塔板的流体力学验算；
8. 塔板负荷性能图；
9. 设计结果一览表；
10. 板式塔的结构计算；
11. 对设计过程的评述和有关问题的讨论。
目录。一．设计方案的确定3
八。塔板负荷性能图15
九。精馏塔工艺尺寸总表19
十二。附表22
一．设计方案的确定。
本设计任务为分离苯－氯苯混合物。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加回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
1)原料液及塔顶、塔底摩尔分率。
苯：ma=78.11kg/kmol 氯苯：mb=112.5 kg/kmol
进料液中轻组分质量分数为41％的摩尔分率。
xf= 塔顶轻组分质量分数为90％的摩尔分率。
xd= 塔底轻组分质量分数为3％的摩尔分率。
xw= 2)原料液、塔顶、塔底产品的平均摩尔质量。
原料液：mf=xfma+(1-xf)mb=0.3244×78.11+(1-0.3244)×112.5=101.34kg/kmol
塔顶： md=xdma+(1-xd)mb=0.9790×78.11+(1-0.9790)×112.5=78.83kg/kmol
塔底： mw=xwma+(1-xw)mb=0.0142×78.11+(1-0.0143)×112.5=112.01kg/kmol
3)物料衡算。
原料液处理量f=
总物料衡算 f=d+w
轻组分物料衡算 fxf=dxd+wx
68.53 =d+w
68.53×0.3244=0.9790d+0.0143w
联立解方程 d=32.52kmol/hw=46.50kmol/h
1.理论塔板数nt的确定。
（1）相对挥发度求取。
2）最小回流比及操作回流比。
泡点进料：xq=xf=0.3244
yq==最小回流比： rmin===0.8249
操作回流比：r=2rmin=1.65
3)精馏塔的气液相负荷。
l=rd=1.6532.52=53.66kmol/h
v=(r+1)d=(1.65+1) 32.52=86.18kmol/h
l’=l+f=53.66+68.53=122.19kmol/h
v’=v=86.18kmol/h
4)操作线方程。
精馏段操作线方程yn+1=xn+=xn+=0.6226xn+0.3694...
提馏段操作线方程ym+1=xm-xw=xm-=1.42xm-0.0077...
(3) 逐板法求理论板数。
由气液平衡方程yq=得x=
将=4.49代入气液平衡方程。
x联立逐板计算理论板数。
塔顶全凝则y1=xd=0.9790
由式得第一块板下降液组成。
x1==0.9121
由式得第二块板的上升蒸汽组成。
y2=0.6226x1+0.3649=0.9373
交替用直到xnxf,然后交替用直到xnxw
计算结果见下表
精馏塔的理论塔板数nt=8（包括再沸器）
进料板位置nf=5
2.实际塔板数np的确定。
查手册知a= b=
由l=xaa+xbb得。
l=25%0.241+75%0.33=0.3078
由et=0.17-0.616lgl得。
et==0.17-0.616lg0.3078=0.6817
提馏段实际塔板数np===11.73=12
精馏段实际塔板数np’==7.3=8
四．主要设备工艺尺寸设计。
1.操作压强的计算。
塔顶 pd=4+101.3=104.3kpa
单板压降p=0.7kpa
进料板压强pf=101.3+0.78=106.9kpa
精馏段平均操作压强pm==104.1 kpa
由安托尼方程得。
td=81.2℃ tf=101.8℃
精馏段平均温度tm=℃
y=xd= 0.9790 x1=0.9121
塔顶平均摩尔分子量
mvdm=ydma+(1-yd)mb=0.979078.11+(1-0.9790) 112.5=78.83kg/kmol
mldm=x1ma+(1-x1)mb=0.912178.11+(1-0.9121) 112.5=104.1 kg/kmol
进料板平均摩尔分子量
yf=y5=0.5922 xf=x5=0.2444
mvfm=yfma+(1-yf)mb=0.592278.11+(1-0.5922) 122.5=92.13 kg/kmol
mlfm=xfma+(1-xf)mb=0.244478.11+(1-0.2444) 122.5=104.10 kg/kmol
精馏段平均摩尔分子量。
mvm===85.48 kg/kmol
提馏段平均摩尔分子量。
mlm===92.62 kg/kmol
4.平均密度。
气相平均密度的计算。
vm===2.935kg/m3
液相平均密度计算
由=计算。塔顶液相平均密度
由td=81.2℃查手册知。
a=679kg/m3 b=836 kg/m3
ldm ==896.63 kg/m3
进料板液相平均密度的计算。
由tf=101.8℃查手册知。
a=655 kg/m3 b=825 kg/m3
进料板质量分率aa==0.1833
=787.53 kg/m3
精馏段液相平均密度。
=841.93 kg/m3
5.表面张力。
液相表面张力的计算由下式计算。
塔顶液相表面张力的计算。
由td=81.2℃ 查手册知。
a=16.15mn/m b=24.98 mn/m
0.979016.15+0.021024.98=16.34 mn/m
进料板液相表面张力的计算。
由tf=101.8℃查手册知。
a=13.5mn/m b=23.1mn/m
0.244413.5+0.755623.1=20.75 mn/m
精馏段液相平均表面张力。
=18.55 mn/m
化工原理课程设计
化工原理课程设计说明书。设计题目 板式精馏塔设计。设计者班级 食品科学与工程05 1 设计者姓名 杨裕卿 日期 2008年7月5日。指导教师 柴春祥 设计成绩。日期。目录 i板式精馏塔设计任务书 ii 第一部分概述 1 一 精馏塔简介 1 二 设计方案简介 1 三 工艺流程说明及草图 1 四 符号说...
化工原理课程设计
碳八分离工段原料预热器设计。学生姓名 学校 专业班级 101 学号 10412041 指导老师 时间 2012.07.08 化工原理课程设计任务书。姓名 王亮班级 化工101 碳八分离工段原料预热器设计。冷流体 液体 流量15koml h 组成摩尔分率。乙苯对二甲苯间二甲苯邻二甲苯。加热水蒸气压力为...
化工原理课程设计
化工原理课程设计 报告。90000吨 年乙醇 水。精馏装置设计。学院 专业 班级 姓名 学号。指导老师。2013年12月26 第1章概述1 1.1 概述1 1.2 设计任务1 1.3 设计方案2 1.3.1 塔形的选择2 1.3.2 操作压力的确定2 1.3.3 加料方式和加料热状况的选择2 1.3...