设备设计计算与选型.doc

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1、第三部分设备设计计算与选型3.1苯∕甲苯精馏塔的设计计算通过计算D=1.435kmol/h，，设可知原料液的处理量为F=7.325kmol/h，由于每小时处理量很小，所以先储存在储罐里，等20小时后再精馏。故D=28.7,F=146.5kmol/h,组分为,要求塔顶馏出液的组成为,塔底釜液的组成为。设计条件如下：操作压力:4kPa（塔顶表压）；进料热状况:自选；回流比:自选；单板压降:≤0.7kPa；全塔压降:。3.1.1精馏塔的物料衡算(1)原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量kg/kmol甲苯

2、的摩尔质量kg/kmol(2)原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量0.18×78.11+(1-0.18)×92.13=89.606kg/kmol0.9×78.11+(1-0.9)×92.13=79.512kg/kmol0.01×78.11+(1-0.01)×92.13=91.9898kg/kmol(3)物料衡算原料处理量F=146.5kmol/h总物料衡算146.5=D+W苯物料衡算146.5×0.18=0.9×D+0.01×W联立解得D=27.89kmol/hW=118.52kmol/h3.1.2塔板数

3、的确定(1)理论板层数的求取苯—甲苯属理想物系，可采用图解法求理论板层数。①由物性手册查得苯—甲苯物系的气液平衡数据，绘出x—y图，见下图3.1图3.1图解法求理论板层数②求最小回流比及操作回流比。采用作图法求最小回流比。在图中对角线上，自点e（0.45，0.45）作垂线ef即为进料线（q线），该线与平衡线的交点坐标为故最小回流比为取操作回流比为R=2③求精馏塔的气、液相负荷L=RD=2.2×27.89=61.358kmol/hV=(R+1)D=(2.2+1)×27.89=89.248kmol/hkmol

4、/hkmol/h④求操作线方程精馏段操作线方程为提馏段操作线方程为⑤图解法求理论板层数采用图解法求理论板层数，如图5.1。求解结果为总理论板层数=12.5（包括再沸器）进料板位置(2)实际板层数的求取精馏段实际板层数取10提馏段实际板层数取153.1.3精馏塔的工艺尺寸及有关物性数据的计算以精馏段为例计算。(1)操作压力计算塔顶操作压力kPa每层塔板压降进料板压力kPa精馏段平均压力(2)操作温度计算依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中苯，甲苯的饱和蒸气压由安托尼方程计算，计算过程略。计

5、算结果如下：塔顶温度℃进料板温度℃精馏段平均温度℃(3)平均摩尔质量计算塔顶平均摩尔质量计算:由,查平衡曲线得=0.9160.9×78.11+（1-0.9）×92.13=79.512kg∕kmol0.916×78.11+（1-0.916）×92.13=79.288kg∕kmol进料板平均摩尔质量计算:由图解理论板得0.604查平衡曲线得0.3880.604×78.11+（1-0.604）×92.13=83.66kg∕kmol0.388×78.11+（1-0.388）×92.13=86.69kg∕kmol精

6、馏段平均摩尔质量:（79.512+83.66）/2=81.586kg∕kmol（79.299+86.69）/2=82.99kg∕kmol(4)平均密度的计算(1)气相平均密度计算(2)液相平均密度计算液相平均密度依下式计算，即塔顶液相平均密度的计算:由=82.1℃,查手册得=812.7kg∕m3807.9进料板液相平均密度的计算:由99.5℃,查手册得=793.1790.8进料板液相的质量分率精馏段液相平均密度为(812.5+791.6)/2=802.1(5)液体平均表面张力计算液体平均表面张力依下式计算

7、，即塔顶液相平均表面张力的计算由=82.1℃,查手册得21.24mN∕m21.42mN∕m0.9×21.24+0.1×21.42=21.25mN∕m进料板液相平均表面张力的计算:由99.5℃,查手册得18.90mN∕m20.0mN∕m=0.388×18.90+0.612×20.0=19.57mN∕m精馏段液相平均表面张力为=（21.25+19.57）/2=20.41mN∕m(6)液体平均粘度计算液体平均粘度依下式计算，即塔顶液相平均粘度的计算由=82.1℃,查物性手册得0.302mPa·s0.306mPa

8、·sLg0.9Lg（0.302）+0.1Lg（0.306）解出0.302mPa·s进料板液相平均粘度的计算:由99.5℃,查物性手册得0.256mPa·s0.265mPa·s=0.388Lg（0.256）+0.612Lg（0.265）解出0.261mPa·s精馏段液相平均表面张力为（0.302+0.261）/2=0.282mPa·s3.1.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算(1)塔径的计算精馏段的气、液相体积流率为0.690式中C由式