课程设计任务书 3
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课程设计任务书
一、设计题目——苯—甲苯二元物系板式连续精馏塔 原料：苯、甲苯 年处理量：36432t
原料组成（苯的质量分率）：0.41 塔顶产品组成：%93>D x 塔底产品组成：%2 (4) 单板压降不大于0.7kpa 三、设备型式 筛板塔 四、设计工作日 每年330天，每天24小时连续运行 五、厂址 河北省（大气压约为101.3kpa ） 六、设计要求 1.设计方案的确定及流程说明 2.塔的工艺计算 3.塔和塔板主要工艺尺寸的确定 （1）塔高、塔径及塔板机构尺寸的确定 （2）塔板的流体力学体验 （3）塔板的负荷性能图 4.设计结果一览表 5.对本设计的评价 表1 苯和甲苯的物理性质 项目 分子式 分子量M 沸点（℃） 临界温度t C （℃） 临界压强P C （kPa ） 苯A 甲苯B C 6H 6 C 6H 5—CH 3 78.11 92.13 80.1 110.6 288.5 318.57 6833.4 4107.7 表2 苯和甲苯的饱和蒸汽压 温度C 0 80.1 85 90 95 100 105 110.6 0 A P ,kPa B P ，kPa 101.33 40.0 116.9 46.0 155.7 63.3 155.7 63.3 179.2 74.3 204.2 86.0 240.0 表3 常温下苯—甲苯气液平衡数据 温度C 0 80.1 85 90 95 100 105 110.6 液相中苯的摩尔分率 汽相中苯的摩尔分率 1.000 1.000 0.780 0.900 0.581 0.777 0.412 0.630 0.258 0.456 0.130 0.262 0 0 表4 纯组分的表面张力 温度 80 90 100 110 120 苯，mN/m 甲苯，Mn/m 21.2 21.7 20 20.6 18.8 19.5 17.5 18.4 16.2 17.3 表5 组分的液相密度 温度(℃) 80 90 100 110 120 苯,kg/3m 甲苯,kg/3m 814 809 805 801 791 791 778 780 763 768 表6 液体粘度µL 温度(℃) 80 90 100 110 120 苯（mP a .s ） 甲苯（mP a .s ） 0.308 0.311 0.279 0.286 0.255 0.264 0.233 0.254 0.215 0.228 表7常压下苯——甲苯的气液平衡数据 温度t ℃ 液相中苯的摩尔分率 x 气相中苯的摩尔分率 y 110.56 0.00 0.00 109.91 1.00 2.50 108.79 3.00 7.11 107.61 5.00 11.2 105.05 10.0 20.8 102.79 15.0 29.4 100.75 20.0 37.2 98.84 25.0 44.2 97.13 30.0 50.7 95.58 35.0 56.6 94.09 40.0 61.9 92.69 45.0 66.7 91.40 50.0 71.3 90.11 55.0 75.5 87.63 65.0 82.5 86.52 70.0 85.7 85.44 75.0 88.5 84.40 80.0 91.2 83.33 85.0 93.6 82.25 90.0 95.9 81.11 95.0 98.0 80.66 97.0 98.8 80.21 99.0 99.61 80.01 100.0 100.0 图1常压下苯——甲苯的气液平衡数据图 110 105 100 95 90 85 80 020********* 设计计算 1 设计方案的确定 本设计采用连续精馏流程，饱和液体进料。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属于易分离物系，最小回流比比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用饱和蒸汽间接加热，塔底产品冷却后送至储罐。 2.1原料液进料量、塔顶、塔底摩尔分率 进料量：F=36432t/年=4600kg/h 苯的摩尔质量 M A =78.11Kg/mol 甲苯的摩尔质量 M B =9213Kg/mol MERGEFORMAT 45.013 .92/59.011.78/41.011 .78/41.0=+= F X MERGEFORMAT 409.013 .92/07.011.78/39.011 .78/39.0=+= D X MERGEFORMAT 420.013 .92/89.011.78/20.011 .78/20.0=+= W X 2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 MERGEFORMAT kmol Kg M F /5.82813.92)45.01(11.7845.0=⨯-+⨯= MERGEFORMAT kmol Kg M D /78.9592.130.94)-(1+78.110.94=⨯⨯= MERGEFORMAT kmol Kg M W /80.9113.92)3520.01(11.783520.0=⨯-+⨯= 2.3物料衡算 总物料衡算：F W '=+'4600