苯_氯苯分离过程浮阀板式精馏塔设计书.doc

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1、苯-氯苯分离过程浮阀板式精馏塔设计书一．苯-氯苯分离过程浮阀板式精馏塔设计任务1.1设计题目设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯15000t，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。原料液中含氯苯为38%（以上均为质量%）。1.2操作条件1.塔顶压强4kPa（表压）；2.进料热状况，自选；3.回流比，自选；4.塔底加热蒸汽压力0.5MPa(表压)；5.单板压降不大于0.7kPa；1.3塔板类型浮阀塔板（F1型）。1.4工作日每年300天，每天24小时连续运行。1.5厂址厂址为天津地区。1.6设

2、计容1.精馏塔的物料衡算；2.塔板数的确定；3.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；4.精馏塔的塔体工艺尺寸计算；5.塔板主要工艺尺寸的计算；6.塔板的流体力学验算；7.塔板负荷性能图；8.精馏塔接管尺寸计算；9.绘制生产工艺流程图；10.绘制精馏塔设计条件图；11.绘制塔板施工图（可根据实际情况选作）；12.对设计过程的评述和有关问题的讨论。1.7设计基础数据苯-氯苯纯组分的饱和蒸气压数据温度，（℃）8090100110120130131.8×0.133-1kPa苯760102513501760225

3、028402900氯苯148205293400543719760其他物性数据可查有关手册。二、工艺流程草图及说明2.1.1工艺草图2.1工艺流程草图图2-1工艺流程简图2.2工艺流程说明一整套精馏装置应该包括精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。苯—氯苯混合液原料经预热器加热到泡点温度后送入精馏塔进料板，在进料板上与自塔上部下降的的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底。在每层

4、板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品，部分液体气化，产生上升蒸汽，一起通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中被冷凝，并将部分冷凝液送回塔顶作为回流液，其余部分经冷凝器冷凝后送出作为塔顶产品，经冷凝器冷却后送入贮槽。塔釜采用再沸器加热。塔底产品经冷却后送入贮槽。三、精馏塔工艺的设计及计算3.1塔的物料衡算：3.1.1料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率苯和氯苯的相对摩尔质量分别为78.11kg/kmol和112.61kg/kmol。3.1.2平均摩尔质

5、量MF＝78.11×0.702＋(1－0.702)×112.61＝88.39kg/kmol3.1.3料液及塔顶、塔底产品的摩尔流率依题给条件：一年以300天，一天以24小时计，有：，全塔物料衡算：F′＝D′＋W′0.38F′＝0.02D′＋0.998W′F′＝5659.6kg/hF＝5659.6/88.39＝64.03kmol/hD′＝3576.3kg/hD＝3576.3/78.59＝45.51kmol/hW′＝2083.3kg/hW＝2083.3/112.5＝18.52kmol/h3.2塔板数的确定：3

6、.2.1理论塔板数的求取苯-氯苯物系属于理想物系，可采用梯级图解法（M·T法）求取，步骤如下：1.根据苯-氯苯的相平衡数据，利用泡点方程和露点方程求取依据，，将所得计算结果列表如下：表3-1相关数据计算温度，（℃）8090100110120130131.8苯760102513501760225028402900氯苯148205293400543719760两相摩尔分率x10.6770.4420.2650.1270.0190y10.9130.7850.6140.3760.0710本题中，塔压力接近常压（实际

7、上略高于常压），而表中所给为常压下的相平衡数据，因为操作压力偏离常压很小，所以其对平衡关系的影响完全可以忽略。2确定操作的回流比R将表3-1中数据作图得曲线。图3-1苯—氯苯混合液的x—y图在图上，因，查得，而，。故有：考虑到精馏段操作线离平衡线较近，故取实际操作的回流比为最小回流比的2倍，即：求精馏塔的汽、液相负荷L=RD=0.548×45.51=24.94kmol/hV=(R+1)D=(0.548+1)×45.51=70.45kmol/hL′=L+F=24.94+64.03=88.97kmol/hV′

8、=V=70.45kmol/h3求理论塔板数精馏段操作线：提馏段操作线：提馏段操作线为过和两点的直线。图3-2苯-氯苯物系精馏分离理论塔板数的图解图解得块（不含釜）。其中，精馏段块，提馏段块，第4块为加料板位置。3.2.2实际塔板数1.全塔效率选用公式计算。该式适用于液相粘度为0.07~1.4mPa·s的烃类物系，式中的为全塔平均温度下以进料组成表示的平均粘度。塔的平均温度为0.5×(80+131.8)=106℃（取塔顶底的算术