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