精馏塔

第一部分 设计任务书

一、设计题目：常压,连续精馏塔分离苯—乙苯设计 二、设计任务及条件：

泡点进料，塔顶进入全凝器，塔釜间接蒸汽加热;踏板压降：（0.5-0.7）KPa,全塔压降在30KPa 以内。

f=4800Kg/h X F =0.35 X D =0.91 回收率Ƞ=0.94 全塔效率=58.5 R/Rmin=1.35

第二部分 精馏塔的设计

一、精馏塔的物料衡算

(一)、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 苯的摩尔质量M A =78.11kg/kmol

乙苯的摩尔质量M B =106.16 kg/kmol

8222.4965.016.10635.011.784800

=⨯+⨯=

F

0127.1891.08222.4935.094.0=⨯⨯=D

W=49.8222-18.0127=31.8096 0.03298096

.3118.0127

0.91-0.3549.8222x W =⨯⨯=

（二）、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量

M F =0.35×78.11＋(1－0.35)×106.16=96.3425 ㎏/kmol M D =0.91×78.11＋(1－0.91)×106.16=80.6345 kg/kmol

M W =0.0329×78.11＋(1－0.0329)×106.16=105.2372 kg/kmol

相对挥发度：

C

t B

A L g p o +-

= ①

查表得苯、乙苯的安托因常数如下：

A B C 苯 6.023 1206.35 220.24 乙苯

6.079

1421.91

212.93

则将常压P=101.325 KPa 代入①式,即可分别求得常压下苯的沸点为80.0488℃，乙苯的沸点为136.1520℃。

化工手册得苯和乙苯的t-x-y 关系

T/℃ x y - 1 1 84 0.86 0.974 88 0.74 0.939 92 0.635 0.906 96 0.541 0.864 100 0.485 0.816 104 0.4 0.8 108 0.318 0.7 110.6 0.278 0.654 115 0.217 0.571 120 0.156 0.463 125 0.103 0.344 130 0.055 0.205 135 0.01 0.042 136.2 0 0

物料衡算结果 进料 塔顶出料 塔釜出料 摩尔分率

0.35

0.91

0.0329

采用内插法分别求取塔顶、塔釜及进料温度 塔顶：

91

.018086.018480--=--d

T D T =82.57℃

进料：

35

.0318.01084.0318.0104108--=--F

T =F T 106.44℃

塔底：0329

.0055.013001.0055.0135130--=--w T =W T 132.46℃

苯 乙苯 82.57℃

（塔顶温度） 饱和蒸汽压P o KPa

109.43

18.50

相对挥发度α

苯-乙苯

5.92

106.44℃

（进料温度） 饱和蒸汽压P o KPa

213.92

42.34

相对挥发度α

苯-乙苯

5.05

132.46℃

（塔釜温度） 饱和蒸汽压P o KPa

400.56

91.66

相对挥发度α苯-乙苯

4.37

则：全塔平均相对挥发度α

苯-乙苯

=（5.92×5.05×4.37）1/3=5.07

3.4理论塔板数和进料板确定 理论板数确定：

⎥⎦

⎤⎢⎣⎡--⨯-⨯-=

F D F D X X X X R 1111

min αα ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡--⨯-⨯-=

35.0191.0107.535.091

.0107.51 =0.47

R=1.35*Rmin=1.35*0.47=0.63

对精馏段进行物料衡算：

h 29.36kmol/18.0127)163.0()1(=⨯+=+=D R V

h 11.35kmol/18.012763.0=⨯==RD L

kmol/h

36.29)1('=⨯--=F q V V l/h 61.1722kmo 49.822211.35'=+=+=qF L L

求取操作线方程 精馏段操作线方程：

558.0387.01

11+=+++=

+D D n n x R x x R R

y

提馏段操作线方程：

036.0083..2'

''1-=-=+m W m m x x V W

x V L y

精馏段塔板数

所以精馏段理论塔板数为3块。

提馏段塔板数

板数 4.00 5 6 7 8 9 x 0.31 0.315173345 0.243857835 0.149868195 0.069989315 0.023747318 y 0.70 0.6205 0.4720 0.2762 0.1098 0.0135

所以提馏段理论塔板数为5块。

全塔效率 E T =0.585 计算实际塔板数 精馏段5585.03

E N T T ≈==

精P N 提馏段9585

.05

E N T T ≈==

提P N 实际加料板位置在第5块。

3.4相关物性参数的计算

3.4.1操作压强

塔顶压强：101.3D P kPa =

进料板压强: 0.7101.390.7107.6F D P P P N kPa =+⨯=+⨯=精 塔釜压强: 0.7106.790.7113.9W F P P P N kPa =+⨯=+⨯=提 精馏段平均操作压强

D P 104.45kPa 2

F

m P P +==精

提馏段平均操作压强

W P 111.9kPa 2

F

m P P +==提

板数 1.00 2.00 3.00 4.00 x 0.67 0.47 0.36 0.31 y

0.91

0.82

0.74

0.70