1、 化工原理 课程设计设计题目 苯-甲苯精馏塔的设计学 生 指导教师 讲师年 级 专 业 系 部 课程设计任务书一、课题名称苯甲苯混合液筛板精馏塔设计二、课题条件（原始数据）1、设计方案的选定 原料：苯、甲苯 原料苯含量：质量分率= 45.5% 原料处理量：质量流量=20.5t/h 产品要求：苯的质量分率：x D =98%，x W=1% 2、操作条件常压精馏，泡点进料，塔顶全凝，泡点回流，塔底间接加热。3、设备型式：筛板塔三、设计内容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算（物料衡算、塔板数、工艺条件及物性数据、气液负荷等）3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔径（2）塔板（降液管、溢流堰、塔板布置等
2、）（3）塔高4、流体力学验算与操作负荷性能图5、辅助设备选型（冷凝器、再沸器、泵、管道等）6、结果汇总表7、设计总结8、参考文献9、塔的设计条件图（A2）10、工艺流程图（A3）四、图纸要求1、带控制点的工艺流程图（2图纸） ；2、精馏塔条件图（1图纸） 。2摘要：本设计对苯甲苯分离过程筛板精馏塔装置进行了设计，主要进行了以下工作：1、对主要生产工艺流程和方案进行了选择和确定。2、对生产的主要设备筛板塔进行了工艺计算设计,其中包括： 精馏塔的物料衡算； 塔板数的确定； 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 精馏塔的塔体工艺尺寸计算；精馏塔塔板的主要工艺尺寸的计算。3、绘制了生产工艺流程图和精
3、馏塔设计条件图。4、对设计过程中的有关问题进行了讨论和评述。本设计简明、合理，能满足初步生产工艺的需要，有一定的实践指导作用。关键词：苯甲苯；分离过程；精馏塔 1目录目录 .11 文献综述 .31.1 概述 .31.2 方案的确定及基础数据 .32 塔物料衡算 .52.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 .52.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 .62.3 物料衡算 .63 塔板数的确定 .63.1 理论板层数 的求取 .6TN3.2 求精馏塔气液相负荷 .73.3 操作线方程 .83.4 逐板计算法求理论板层数 .83.5 全塔效率 TE估算 .83.6 求实际板数 .94 精馏塔
4、的工艺条件及有关物性数据的计算 .94.1 操作压力计算 .94.2 安托尼方程计算 .104.3 平均摩尔质量计算 .104.4 平均密度计算 .114.5 液体平均表面张力计算 .124.6 液体平均粘度计算 .134.7 气液负荷计算 .145 精馏塔塔体工艺尺寸的计算 .15塔径的计算 .156 塔板主要工艺尺寸的计算 .166.1 溢流装置计算 .1626.2 塔板布置 .186.3 筛孔数 n 与开孔率 ： .197 筛板的流体力学验算 .197.1 气体通过筛板压强相当的液柱高度计算（精馏段） .197.2 气体通过筛板压强相当的液柱高度计算（提馏段） .218 塔板负荷性能图
5、.228.1 精馏段： .228.2 提馏段： .269 设备设计 .309.1 塔顶全凝器的计算与选型 .309.2 再沸器 .3110 各种管尺寸确定 .3110.1 进料管 .3110.2 出料管 .3110.3 塔顶蒸汽管 .32pd10.4 回流管 .32R10.5 再沸返塔蒸汽管 .32vd11 塔高 .3212.设计体会 .3313.参考文献 .343分离苯-甲苯混合液的筛板精馏塔1文献综述1.1 概述在常压操作的连续精馏塔内分离苯-甲苯混合液，已知原料液的处理量为 20.5t/h，组成为 45.5%（苯的质量分率） ，要求塔顶馏出液的组成为 98%（苯的质量分率）塔底釜的组成为
6、 1%。设计条件如下：操作压力 4kpa（塔顶表压）进料热状况 泡点进料1.2 方案的确定及基础数据本设计任务为分离苯-甲苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏留成设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升的蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至贮罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比是最小回流比的 2 倍，塔釜 采用间接蒸汽加热塔顶产品经冷却后送入贮罐。表 1 苯和甲苯的物理性质项目 分子式 分子量 M 沸点（） 临界温度 tC（） 临界压强PC（kPa）苯 A C6H6 78.11 80.1 2
7、88.5 6833.4甲苯 B C6H5CH3 92.13 110.6 318.57 4107.74表 2 苯和甲苯的饱和蒸汽压温度 C080.1 85 90 95 100 105 110.6,kPaAP101.33 116.9 135.5 155.7 179.2 204.2，kPaB40.0 46.0 54.0 63.3 74.3 86.0240.0表 3 常温下苯甲苯气液平衡数据（2： 例 11 附表 2）8P温度 080.1 85 90 95 100 105 110.6液相中苯的摩尔分率 1.000 0.780 0.581 0.412 0.258 0.130 0汽相中苯的摩尔分率 1.0
8、00 0.900 0.777 0.630 0.456 0.262 0表 4 纯组分的表面张力(1 ： 附录图 7)378P温度 80 90 100 110 120苯，mN/m甲苯，Mn/m21.221.72020.618.819.517.518.416.217.3表 5 组分的液相密度(1： 附录图 8)382P温度( ) 80 90 100 110 120苯,kg/ 3m814 805 791 778 763甲苯,kg/ 809 801 791 780 768表 6 液体粘度 （1： ）L365P温度( ) 80 90 100 110 120苯（mP .s）a0.308 0.279 0.25
9、5 0.233 0.215甲苯（mP .s）a0.311 0.286 0.264 0.254 0.2285表 7 常压下苯甲苯的气液平衡数据温度 t液相中苯的摩尔分率X气相中苯的摩尔分率y110.56 0.00 0.00109.91 1.00 2.50108.79 3.00 7.11107.61 5.00 11.2105.05 10.0 20.8102.79 15.0 29.4100.75 20.0 37.298.84 25.0 44.297.13 30.0 50.795.58 35.0 56.694.09 40.0 61.992.69 45.0 66.791.40 50.0 71.390.1
10、1 55.0 75.580.80 60.0 79.187.63 65.0 82.586.52 70.0 85.785.44 75.0 88.584.40 80.0 91.283.33 85.0 93.682.25 90.0 95.981.11 95.0 98.080.66 97.0 98.880.21 99.0 99.6180.01 100.0 100.02 塔物料衡算2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量 kg/mol1.78AM甲苯的摩尔质量 392B6496.0139254.017845.0Fx8.9D 01239201780Wx2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
11、 kg/mol18.53.9246.01.78496.0FM.7.3.D/l62W2.3 物料衡算原料处理量 kmol/h67.24018.520F总物料衡算 WD苯物料衡算 WDF012983联立解得 kol/h6.1720式中 F-原料液流量D-塔顶产品量W-塔底产品量73 塔板数的确定3.1 理论板层数 的求取TN苯-甲苯属于理想物系，采用逐板计算法求理论层数由表 10-2 苯- 甲苯物质在总压 101.3kpa 下的 t-x 关系541.0x 37.0549692t29Ft由表 10-1 苯- 甲苯在某温度 t 下蒸汽压 、0APB9624.316.40AP kpa13.4505870B 27.80BP理想物系 49.20BAP平衡线方程 xxY49.121泡点进料1q496.0FexeDyRmin 710.496012ey76.49071.83min取操作回流比 5.212minR
