中国石油大学化工原理课程设计 毕胜 苯 甲苯 乙苯

化工原理课程设计

说明书

设计题目：分离苯（1）-甲苯（2）-乙苯（3）混合物

班级：化工06-2班

姓名：毕胜

指导教师：马庆兰

设计成绩：

设计任务书

目录

工艺流程简图

第一部分精馏塔的工艺设计

第一节产品组成及产品量的确定

一、清晰分割法

二、质量分率转换成摩尔分率

三、物料平衡表

第二节操作温度与压力的确定

一、回流罐温度

二、回流罐压力

三、塔顶压力

四、塔顶温度

五、塔底压力

六、塔底温度

七、进料压力

八、进料温度

第三节最小回流比的确定

第四节最少理论板数的确定

第五节适宜回流比的确定

一、作N-R/R min图

二、作N（R+1）-R/R min图

三、选取经验数据

第六节理论塔板数的确定

第七节实际塔板数及实际加料板位置的确定

附表：温度压力汇总表

第八节塔径计算

一、精馏段塔径

二、提馏段塔径

第九节 热力学衡算 附表：全塔热量衡算总表

第二部分 塔板设计

第一节 溢流装置设计

第二节 浮阀塔板结构参数的确定 第三节 浮阀水力学计算 第四节 负荷性能图

第三部分 板式塔结构

第一节 塔体的设计

一、筒体设计 二、封头设计 三、人孔选用 四、裙座设计

第二节 接管的设计

第四部分 辅助设备设计

第一节 全凝器设计 第二节 再沸器选择 第三节 回流泵选择

第五部分 计算结果汇总 第六部分 负荷性能图 第七部分 分析讨论

附录 参考资料

第一部分 精馏塔的工艺设计

第一节 产品组成及产品量的确定

一、清晰分割法（P492）

重关键组分为甲苯，轻关键组分为苯，分离要求较高，而且与相邻组分的相对挥发度都较大，于是可以认为是清晰分割，假定乙苯在塔顶产品中的含量为零。现将已知数和未知数列入下表中：

注：表中F 、D 、W 为质量流率，a 1、a 2、a 3为质量分率

列全塔总物料衡算及组分A 、B 、C 的全塔物料衡算得，

W

a 0.3F W a 0.01D 0.42F 0.013W 0.99D 0.28F W

D F W ,3W 2＝＋＝＋＝＋＝，

由（1）、（2）两式，F F W 7267.0013

.099.028

.099.0＝＝--⨯

将式（5）代入式（4）解得，4123.07276.03.0,3＝＝F

F

a W

由式（1），0.2724F 0.7276)F (1W F D ＝－＝－＝ 由式（3），0.7276F 0.2724F 0.010.42F W ,2⨯⨯a ＋＝ 解得，0.5735 W ,2＝a 说明计算结果合理 已知，h t 8.8F ＝

解得，

h

t 2.48.80.2724D h

t 6.48.80.7267W ＝＝＝＝⨯⨯

二、质量分率换算成摩尔分率（P411）

物性参数 化工热力学 P189

注：温度单位K ，压力单位0.1MPa

换算关系式：()

∑=N

i i i

j

j j M a

M a x 1

＝

同理，解得进料、塔顶、塔底各组分的摩尔分率

解得，h

kmol 65.78h kmol 30.74h

kmol 6.529==W D F ＝

三、物料平衡表

将以上的结果列入下表中：

物料平衡表

第二节 一、回流罐温度

一般应保证塔顶冷凝液与冷却介质之间的传热温差：℃＝△20t 已知，冷却剂温度：℃25=i t 则，℃△回45=+=t t t i

二、回流罐压力

纯物质饱和蒸气压关联式（化工热力学 P199）：

饱和蒸气压关联式 化工热力学 P199

以苯为例，434.02.562/15.3181/1=-=-=C T T x

同理，解得MPa P b 1.00985.00

⨯=

∵atm P 1<回∴取MPa atm P 1.00133.11⨯==回 三、塔顶压力

塔顶管线及冷凝器的阻力可以近似取作0.15atm 则，MPa P P 1.01653.1atm 15.115.0⨯==+=回顶 四、塔顶温度 露点方程：

∑

==n

i i i p p y 1

1 试差法求塔顶温度

五、塔底压力

六、塔底温度 泡点方程：

p x p

n

i i i

=∑=1

试差法求塔底温度

七、进料压力 设计中可近似取：MPa P P P 1.02653.12

⨯=+=底

顶进

八、进料温度（P498） 物料衡算和相平衡方程：

1)1(11

1

,==-+∑∑==C

i C

i i i

F

i x e

K

x

1.0=e （质量分率）

试差法求进料温度

106.02995

.05564.02995

.03268.0,=--=

--=

i

i i F i x y x x e （摩尔分率）

第三节

试差法求θ