全塔物料衡算2

kmol

kg M A /11.78=板式连续精馏塔设计任务书

一、 设计题目：分离苯—甲苯系统的板式精馏塔设计

试设计一座分离苯—甲苯系统的板式连续精馏塔，要求原料液的年处理量 为 45000 吨，原料液中苯的含量为 30 %，分离后苯的纯度达到 95 %，塔底流出液中苯含量不得

高于1%(以上均为质量百分数)。

二、 操作条件

1. 塔顶压强：

4kPa(表压)

2. 进料热状态： Q=1

3. 回流比： 最小回流比的1.6倍 加热蒸汽压强： 101.3kPa 单板压降： ≤ 0.7kPa

三、 塔板类型：浮阀塔

四、 生产工作日

每年300天，每天24小时运行

全塔物料衡算

1.1 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 苯的摩尔质量： 甲苯的摩尔质量： 3

.192/70.01.178/30.01

.178/30.0+=

F x =0.336

3.192/0

4.01.178/96.01

.178/96.0+=D

x =0.983

3

.192/99.01.178/01.01

.178/01.0+=

W x =0.0117

F M =0.3×78.11+0.7×92.13=87.924(kg/kmol)

kmol

kg M B /13.92=

D M =0.96×78.11+0.04×92.13=78.671(kg/kmol) W M =0.01×78.11+0.99×92.13=91.990(kg/kmol) 1.2物料衡算

原料处理量：F=45000×1000/(300×24×87.924)=71.084kmol/h 总物料衡算：71.084=D+W

苯物料衡算：71.084×0.3=0.96D+0.01W 联合解得 ：D =21.699kmol/h W=49.385kmol/h

最少回流比：由q=1和平衡线交点画图的出。（附图1）

塔板数的确定

2.1理论板数的求取

苯-甲苯属理想体系，可采用图解法球理论板层数。

① 由手册查得苯-甲苯物系的气液平衡数据，绘出t-x-y 图与x-y 图。 ② 作图法求最小回流比及操作回流比。如图1-1。由，336.0==f q x x

从图中读得 5111.0=q y 所以最小回流比为

336

.0511.0511

.0966.0m i n --=

R =1.93

取操作回流比为 088.393.16.16.1min =⨯==R R 精馏塔打气、液相负荷

L=RD=3.088×21.699=67.007kmol/h V=(R+1)D=(3.088+1)21.699=88.706kmol/h L'=L+F=66.007+71.084= 138.091kmol/l V'=V=88.706 kmol/h 操作线方程:

精馏段操作线方程: 236.0755.0966.0706

.88699.21706.88007.67+=+=+=

x x x V D x V L y D 提馏段操作线方程:

007.0557.1012.0706.88385.49706.88096.138'''-=-=-=x x x V

W x V L y W

图解法求理论层数 总理论板层数：5.13=T

N (包括再沸器) = 14

进料板位置： 7=F N 2.2全塔效率实际板层数的求取

全塔效率 245.0-T )(492.0L E αμ=

根据塔顶，塔底液相组成，查t-x-y 图知塔顶温度81℃，塔底温度109.9℃，

求得塔平均温度为：C o

45.952

9.10981=+ 由精馏段与提馏段的平均温度，依据安托尼方程C B

A P +=t -lg 0，求出再

求出相对挥发度。其中

苯： A=6.023,B=1206.35,C=220.24 甲苯：A=6.078,B=1343.94,C=219.58 当温度为81 ℃

018.224.2208135

.1206023.6lgp 0A =+-

=

1.607219.58

811343.94

-6.078lgp 0B

=+= ∴104.32P 0A =Kpa ，40.44P 0B =Kpa

2.57940.44

104.32

1==

α 同理当温度为109.9℃时，

P

368.224.22056.11035

.1206023.6lgp 0A =+-

=

1.999219.58

110.561343.94-6.07

8l g p 0

B =+=

233.85K p a P 0A = ，99.77Kpa P 0

B =， 2.34399.77

233.85

2==

α 5065

.22

43

3.2795.22

2

1=+=

+=

αααm 又因为平均温度为95.45℃，查表知液体黏度为 266.0=苯μ mPa·s 274.0=甲苯μ mPa·s m μlg =i i u x lg ∑ m

μ=0.27086mPa·s

全塔效率 539

.0)27086.05065.20.49245

.0-T =⨯=（E 精馏段实际板层数 块

精1312.98539

.07

===

N 提馏段实际板层数 块1213.11539

.06

提===

N 进料板为 13N F =

总实际板数 提精N N N +==13+12=25块

物性数据及气液负荷的计算

3.1操作条件和物性数据表 操作压力

塔顶压强： D P =101.3+4=105.3KPa 每层塔板压降：0.7KPa p =∆ 进料板压力： F P =105.3+0.7×7=110.2 精馏段平均压力：m P =(105.3+110.2)/2=107.75KPa