苯-甲苯二元物系浮閥精餾塔設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 9 1 . 4 9 0 , 2 0 . 4 1 5 1 /1 9 . 9 4 2 0 . 5 9 2 0 . 5 9 BFBF m N m?????? mmNxx FBFFAFL F m /2 4 0 )1( ???? ??? Wt = ℃， 1 1 0 1 0 0 1 0 8 . 7 9 1 0 0 , 1 7 . 8 0 4 /1 7 . 6 6 1 8 . 8 5 1 8 . 8 5 AWAW m N m?????? 1 1 0 1 0 0 1 0 8 . 7 9 1 0 0 , 1 8 . 5 9 5 1 /1 8 . 4 1 1 9 . 9 4 1 9 . 9 4 BWBW m N m?????? ? ? ? ?1 1 7 .8 0 4 0 .0 3 1 8 .5 9 5 1 1 0 .0 3 1 8 .5 7 1 4 /L W m A W W B W Wx x m N m? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 精餾段液相平均表面張力 : mmNL F mL D mLm / ???? ）（ ??? 提餾段液相平均表面張力： mmNL W mL F mLm /4 0 6 )(2 ??? ??? 熱量衡算 加熱介質的選擇 選用飽和水蒸氣，溫度 140℃，工程大氣壓為 . 原因：水蒸氣清潔易得，不易結垢，不腐蝕管道，飽和水蒸氣冷凝放熱值大，而水蒸氣壓力越高冷凝溫差越大，管程數相應減小，但蒸汽壓力不宜過高。 熱量衡算： 由上面知道塔頂溫 Dt =℃， Wt =℃， Ft =℃ 由不同溫度下苯和甲苯的摩爾汽 化熱公式： Cp=a+bT+cT2 查表得，對于苯， a=,b=,c= 對于甲苯， a=,b=,c= 求得在 Dt 、 Ft 、 wt 下的苯和甲苯的汽化熱（單位： / ( )kJ kmol K? ）， 1 pC 和 2pC 分別代表苯和甲苯的汽化熱。 tD=℃ 1 ? / ( )kJ kmol K? 2 ? / ( )kJ kmol K? 吉林化工學院化工原理課程設計 14 12 (1 )pD p D p DC C x C x? ? ? ? ?/ ( )kJ kmol K? = / ( )kJ kmol K? ： tW=℃ 1 ? / ( )kJ kmol K? ； 2 ? / ( )kJ kmol K? 12 (1 )pW p W p WC C x C x? ? ? ? ? = / ( )kJ kmol K? Ft =℃： 1 ? / ( )kJ kmol K? 2 ? / ( )kJ kmol K? 12(1 )P P F P FC C x C x? ? ? ? = / ( )kJ kmol K? Dt =℃ : 1 393 .776 /r KJ Kg? 2 379 .625 /r KJ Kg? 12 (1 )DDr r x r x? ? ? ? ? = 39 3. 77 6 0. 98 37 9. 62 5 (1 0. 98 )? ? ? ? = 塔頂 12(1 )D DDM M x M x? ? ? ? = (1 )? ? ? ? /kg kmol? （ 1） 0℃時塔頂氣體上升的焓 VQ 塔頂以 0℃為基準， DpDVDQ V C t V M?? ? ? ? ? ? 16 4 99 .79 80 .4 16 4 39 9 78 .39? ? ? ? ? ? /K J h? （ 2）回流液的焓 RQ 此為泡點回流，據 t x y?? 圖查得此時組成下的泡點 Dt ，用內插法求得回流液組成下的 39。Dt =℃ ,在此溫度下： 1 ? / ( )kJ kmol K? 2 ? / ( )kJ kmol K? 12 (1 )p p D p DC C x C x? ? ? ? ? = (1 )? ? ? ? = / ( )kJ kmol K? 回流液組成與塔頂組成相同 吉林化工學院化工原理課程設計 15 1 1 3 .2 8 9 9 .7 9 8 0 .4 9 0 8 8 5 8 .5 8 /D D DQ L Cp t k j h? ? ? ? ? ? ? （ 3）塔頂餾出液的焓 DQ 因餾出口與回流口組成一樣，所以 99 .7 9 / ( )pC kJ km ol K?? 5 5 .2 6 9 9 .7 9 8 0 .6 4 4 4 4 6 0 .2 6 9 /R P DQ D C t KJ h?? ? ? ? ? ? ? （ 4）冷凝器消耗的焓 CQ 4/C V R DQ Q Q Q k J h? ? ? ? ? ? ? （ 5）進料口的焓 FQ 1291939Q F C t? ? ? ? kJ/h （ 6）塔底殘留液的焓 6 9 .7 4 1 2 3 .6 2 1 0 8 .7 9 9 3 7 9 0 6 .7 4 4 9 /W P W WQ W C t KJ h? ? ? ? ? ? ? （ 7）再沸器 BQ （全塔范圍列衡算式） 塔釜熱損失為 10% ，則 ?? 設再沸器損失能量 Q 損 BQ? ， B F C W DQ Q Q Q Q Q? ? ? ? ?損 加熱器實際熱負荷 B C W D FQ Q Q Q Q? ? ? ? =QB=表格 15 熱量衡算表 項目 進料 冷凝器 塔頂餾出液 塔底殘液 再沸器 平均比熱 kJ/() 熱量 kJ/h 1291939 平均摩爾質量的計算 塔頂平均摩爾質量的計算 由 1 ?? , 1 ? 可知： ? ? ? ?11 1 0 .9 8 7 8 .1 1 1 0 .9 8 9 2 .1 4 7 8 .3 9 /V D m A BM y M y M k g k m o l? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?11 1 0 .9 5 1 1 7 8 .1 1 1 0 .9 5 1 1 9 2 .1 4 7 8 .8 /L D m A BM x M x M k g k m o l? ? ? ? ? ? ? ? ? 進料板平均摩爾質量的計算 由 ? ， xF= 可知： ? ? ? ?1 0 .6 3 8 0 7 8 .1 1 1 0 .6 3 8 0 9 2 .1 4 8 3 .1 9 /V F m F A F BM y M y M k g k m o l? ? ? ? ? ? ? ? ? k m o lkgMxMxM BFAFL F m /)1( ???? 塔釜平均摩爾質量的計算 吉林化工學院化工原理課程設計 16 由 ? ,由相平衡方程得 : ? ? ? ? ?1 0 .6 9 7 7 8 .1 1 1 0 .6 9 7 9 2 .1 4 8 2 .3 6 /V wm w A w BM y M y M k g k m o l? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1 0 .0 3 7 8 .1 1 1 0 .9 7 9 2 .1 4 9 1 .7 2 /L wm w A w BM x M x M k g k m o l? ? ? ? ? ? ? ? ? 精餾段平均摩爾質量的計算 7 8 . 3 9 8 3 . 1 9 8 0 . 7 9 /2VmM k g k m o l??? 7 8 . 8 8 5 . 1 3 8 1 . 9 6 5 /2LmM k g k m o l??? 提餾段平均摩爾質量的計算 8 3 . 1 9 8 2 . 3 6 8 2 . 7 7 5 /2VmM k g k m o l??? 8 5 . 1 3 9 1 . 7 2 8 8 . 4 2 5 /2LmM k g k m o l??? 平均密度 [3]計 算 氣相平均密度計算 表 25 苯和甲苯的不同溫度下密度 [2] 溫度 t ，℃ 80 90 100 110 120 L?， 苯 3kg/m 815 ,L?甲 苯 3kg/m 810 已知混合液密度：1 ABL A Baa? ? ???。 用內插法求得苯，甲苯在 Ft ,Dt ， Wt 溫度下的密度。 Dt =℃ 118 0 9 0 8 0 8 0 . 4 8 1 4 . 5 4 4 98 1 5 8 0 3 . 9 8 1 5 LL ????? ? ?3/kgm 228 0 9 0 8 0 8 0 .4 8 0 9 .5 9 8 28 1 0 8 0 0 .2 8 1 0 LL ????? ? ?3/kgm 121 0 . 9 7 5 6 1 0 . 9 7 5 6 8 1 4 . 4 2 8 0DD L L ?? ? ??? ? ? ?3/kgm 吉林化工學院化工原理課程設計 17 ? ℃ 111 0 0 9 0 9 5 . 4 0 9 1 . 4 8 0 2 . 3 0 4 17 9 2 . 5 8 0 3 . 9 8 0 3 . 9 LL ????? ? ?3/kgm 221 0 0 9 0 9 2 . 6 9 1 . 4 7 9 7 . 5 3 6 97 9 0 . 3 8 0 0 . 2 8 0 0 . 2 LL ??? ? ???3/kgm 21 ????? FLLF ???? 3/kgm Wt =℃ 111 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 8 . 7 9 7 8 1 . 7 7 67 9 2 . 5 7 8 0 . 3 7 9 2 . 5 LL ????? ? ?3/kgm 221 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 8 . 7 9 7 8 0 . 3 0 2 47 9 0 . 3 7 8 0 . 3 7 9 0 . 3 LL ????? ? ?3/kgm 121 0 . 0 2 5 5 1 0 . 0 2 5 5 7 8 1 . 5 1 6 8WW L L ?? ? ??? ? ? ?3/kgm 所以精餾段 : ??? DFL ??? 3/kgm 提餾段 : ??? WFL ??? 3/kgm 氣相平均密度計算 由理想氣體狀態方程計算 ,即 精餾段 ? ? 31 0 6 . 5 5 1 8 0 . 7 9 2 . 8 8 /8 . 3 1 4 8 5 . 9 0 5 2 7 3 . 1 5m V mVm mM k g mR? ? ?? ? ?? ? ? 提餾段 ? ? 31 1 7 . 0 5 8 2 . 7 7 5 3 . 1 2 /8 . 3 1 4 1 0 0 . 0 9 5 2 7 3 . 1 5m V mVm mM k g mR? ? ?? ? ?? ? ? （ 1）精餾段的氣液體積流率： 由精餾段的氣液 負荷： V=， L=：吉林化工學院化工原理課程設計 18 33 /3600 3600 /3600 3600 VmLmMsvmMsLmVV m sLL m s???? ? ???? ? ?? （ 2）提餾段的氣液體積流率： 由提餾段的氣液負荷 V= Kmol/h L= 3316 9 82 .77 5 33 /36 00 36 00 223 4 88 .42 5 07 5 /36 00 36 00 78 64 0VmLmMsvmMsLmVV m sLL m s??? ?? ? ? ??? ?? ? ? ?? 塔體工藝尺寸的計算 精餾塔塔徑的計算 （ 1）精餾段塔徑 D 的計算 選板間距 TH =，取