分离苯1甲苯2乙苯3混合物

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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:

日期: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:

a 1 a 2 a 3 备注 进料(F )

给定

塔顶产品(D )

给定x 1,D ,估计x 3,D =0,算得x 1,D

塔顶产品(W )

未知 未知

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 (1

W F D =-=-= 由式(3),0.7276F 0.2724F 0.010.42F W ,2⨯⨯a += 解得,0.5735 W ,2=a

1.00.41230.57350.013 W ,3W ,2W ,1=++=++a a 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

名称 相对分子质量 g/mol 临界温度Tc 临界压力Pc 苯

甲苯 乙苯

注:温度单位K ,压力单位

换算关系式:()

∑=N

i i i

j

j j M a

M a x 1

()

3268.0168

.1063.0114.9242.0114.7828.0114

.7828.01

1

1F ,1=++=

∑=N

i i i

M a

M a x

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 项目 进料

塔顶

塔底

流率 kmol/h kg/h kmol/h kg/h kmol/h kg/h 苯

2464 2381 83 甲苯 3696 24 3672 乙苯

2640 0

2640

合计 8800 2405 6395 组成 mol% kg% mol% kg% mol% kg% 苯

甲苯 乙苯 0 0 合计 1

1

1

1

1

1

第二节 操作温度与压力的确定

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):

C

C S T T x Dx Cx Bx Ax x P P /1)()1()/ln(635.11-=+++-=-

饱和蒸气压关联式 化工热力学 P199 名称 A B C D 苯 甲苯 乙苯

K t T 15.31815.273=+=回回

以苯为例,434.02.562/15.3181/1=-=-=C T T x

1

.5)434.033399.3434.062863.2434.033213.1434.098273.6()434.01()/ln(635.11-=⨯-⨯-⨯+⨯-⨯

-=-C S P P

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