分离甲苯-苯的混合液 设计

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1、化工原理课程设计说明书设计题目：分离甲苯-苯的混合液设计者：专业：学号：指导老师：2007年6月27日36厦门大学化学工程与生物工程系化工原理课程设计任务书设计题目：分离甲苯-苯的混合液设计条件：处理量：4吨/小时进料浓度：40%甲苯(质量)处理要求：塔顶甲苯浓度≤4.5%（质量）塔底甲苯浓度≥96.5%（质量）年工作小时：7200小时专业：化工学号：姓名：指导老师：36目录1设计的方案简介2工艺流程图3精馏工段工艺计算４附属设备及主要附件的选型5参考文献6附件1设计的方案简介本设计采用板塔精馏塔连续分离苯-甲苯混合液,精馏时为泡点进料,回流

2、比为最小回流比的1.791倍.设计中利用离心泵来输送物料和冷凝水.加热介质均为140℃,表压0.2Mpa的水蒸气,换热后降温至100℃;冷却介质为初温为25℃的水,换热后升温至35℃;塔顶采出液经换热降温至35℃,换热形式均采用间壁逆流换热,.362工艺流程图　　利用离心泵把物料从储槽输送至预热器,加热至泡点时进入精馏塔进行连续精馏操作,上升蒸气经塔顶的冷凝器冷凝至泡点,部分回流,部分采出;釜底混合液经过再沸器加热,形成的蒸气回到塔中维持一定的蒸气量,剩下的釜底液从出料管导出。　　流程图见附件6.2。3精馏工段工艺计算　3.1工艺条件系统进料

3、：25℃处理量：4吨/小时进料浓度：40%甲苯（质量）处理要求：塔顶甲苯浓度≦4.5%（质量）36塔底甲苯浓度≧96.5%（质量）设备形式：筛板塔进塔物料状态：泡点进料回流比：1.791Rmin塔顶压强：4kPa(表压)冷却水温：25℃加热蒸汽：0.2MPa（表压）单板压降：<0.7kPa塔顶冷凝采用全凝器。塔低再沸器为间壁加热。年工作：7200小时年工作日：300天，连续操作3.2双组分理想系统　　系统汽液平衡数据（t-x-y；x-y）表1苯-甲苯的平衡数据t/℃80.1859095100105110.6x1.00.7800.5810.41

4、20.2580.1300y1.00.8970.7730.6330.4610.269036系统汽液平衡数据图（t-x-y；x-y）见附件。3.3塔的物料衡算3.3.1料液及塔顶、塔底产品组分质量（摩尔）分率苯的摩尔质量78.114kg/kmol甲苯摩尔质量92.141kg/kmol料液组分xF==0.639塔顶组分xD==0.962塔底组分xW==0.041上述各点对应气相组成，通过t-x-y图读取：yF=0.815,yD=0.990,yW=0.0903.3.2平均分子量MFL=0.639×78.114+(1-0.639)×92.141=83.

5、178kg/kmolMFV=0.815×78.114+(1-0.815)×92.141=80.709kg/kmolMDL=0.962×78.114+(1-0.962)×92.141=78.647kg/kmolMDV=0.990×78.114+(1-0.990)×92.141=78.254kg/kmolMWL=0.041×78.114+(1-0.041)×92.141=91.566kg/kmol36MWV=0.090×78.114+(1-0.090)×92.141=90.879kg/kmol3.3.3总物料衡算、易挥发组分物料衡算总物料衡算D+

6、W=F=4000/83.178=48.090kmol/h(a)易挥发组分物料衡算DxD+WxW=FxF(b)联解(a)、(b)得到：D=31.225kmol/hW=16.865kmol/h3.4塔板数的确定3.4.1最小回流比泡点进料q=1．xq=xF=0.639通过y-x图，得到yq=0.815已知xD=0.962，yD=0.990Rmin===0.8353.4.2回流比取操作回流比为1.791，所以R=1.791×Rmin=1.4953.4.3精馏段操作线方程y=x+=0.599x+0.386q线方程x=xF=0.6393.4.4图解得理

7、论板数NT36在对角线上定出点a（0.962，0.962），在y轴上定出截距的点b（0，0.386），连接ab即为精馏段操作线。在对角线上定出点e（0.639，0.639），过点e作垂直于x轴的直线交精馏段操作线与点d。此直线为q线。在对角线定出c(0.041,0.041)，连接cd即为提馏段操作线。从点a开始在平衡线与精馏段操作线之间作由水平线和铅垂线构成的阶梯，从第7个阶梯开始更换提馏段操作线，直至x=0.025

8、度为进料温度,即t=88.3℃,μmL为0.28cp.所以,Eo=0.17-0.616×lg(0.28)=0.511故实际板数N=13/0.511=25.4,取N为