苯_氯苯分离浮阀板式精馏塔设计书.doc

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1、苯-氯苯分离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98%的氯苯3.2万吨/年，塔顶馏出液中苯含量不低于98%，塔底馏出液中苯含量不高于0.2%，原料液中含苯65%（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330天，每天24小时连续运行。1.5厂址厂址为天津地

2、区。1.6设计容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。二、塔的工艺计算已知参数：苯、氯苯混合液处理量，F＝5000kg/h；；；；回流比R（自选）；进料热状况，；塔顶压强，；单板压降不大于。已知数据如下表所示：表3-1

3、苯和氯苯的物理性质项目分子式分子量M（g/mol）沸点（K）临界温度tC（℃）临界压强PC（atm）苯A氯苯B78.114112.559353.3404.9562.1632.448.344.6表3-2苯和氯苯的饱和蒸汽压温度(℃)8090100110120130131.8,mmHg760102513501760225028402900，mmHg148205293400543719760X10.6770.4420.2650.1270.01930y10.9130.7850.6130.3760.07220表3-3液体的表面力

4、（σ）温度(℃)8090100110120130苯，mN/m21.220.617.316.816.315.3氯苯，mN/m26.125.722.722.221.620.4表3-4苯与氯苯的液相密度温度(℃)8090100110120130苯,kg/817805793782770757氯苯,kg/1039102810181008997985表3-5液体粘度µ温度(℃)6080100120140苯（mP.s）0.3810.3080.2550.2150.184氯苯（mP.s）0.5150.4280.3630.3130.274

5、2.1塔的物料衡算1）料液及塔顶、塔底产品含苯摩尔分率2）平均分子量2.2、全塔物料衡算总物料衡算（1）易挥发组分物料衡算（2）联立上式（1）、（2）解得：∴2.3塔板数的确定2.2.3.1塔板数的计算在本设计中，苯—氯苯属于理想物系，可用图解法计算理论板数。其计算方法如下：（1）根据苯－氯苯的气液平衡数据作x-y图及t-x-y图（如下图所示）。通过气液平衡关系计算，计算结果列于上表3-2，通过表在t-x-y图直角坐标系中做出平衡曲线和对角线，并标出c点（、）、e点（、）、a点（、）三点；（2）求最小回流比及操作回流比

6、。因气液混合进料（液：气1：2）即，所以其q线方程为：，在x-y图中对角线上自点e作出进料线（q线），该线与平衡线的交点坐标为（），此即最小回流比时操作线与平衡线的交点坐标。依最小回流比计算式：。取操作回流比：。精馏段操作线方程：其截距为0.493即点，连接点和点可以作出精馏段操作线方程，与q线交于点，连接点、点可作出提馏段操作线方程。按照常规的图解法作梯级可得：层（不包括再沸器），其中精馏段理论板数为3层，提馏段为5层（不包括再沸器），第4层为加料板图如上图所示2.2.3.2全塔效率依式：，根据塔顶、塔底液相组成查t

7、-x-y图，求得塔平均温度为：℃，由表3-5及插知该温度下苯和氯苯的粘度为：∴∴该温度下进料液相平均粘度为：则2.2.3.3实际塔板数精馏段：提馏段：故实际塔板数：（层）2.2.3.4操作压强塔顶压强，取每层板的压降为0.7kPa，则进料板的压强为：，塔底压强为：，故精馏段平均操作压强为：，提馏段平均操作压强为：2.2.3.5温度根据操作压强,经计算得塔顶,，进料板温度，塔底：，则精馏段的平均温度：，提馏段的平均温度：。2.2.3.6平均分子量塔顶：，进料板：，塔底：,则精馏段平均分子量：，提馏段平均分子量：，2.2.

8、3.7平均密度1）液相密度根据主要基础数据表3-4，由插法得：塔顶：，，塔底：，，加料板：，由（为质量分率）故塔顶：，即；塔底：，即；进料板，由加料板液相组成，故故精馏段平均液相密度：提馏段平均液相密度：2）气相密度2.2.3.8.液体表面力根据主要基础数据表3-3，由插法得：,，,，，。暂此则精馏段平均表面力：提馏段平均表面力：