篩板精餾塔課程設計-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】 坐標為： yP=, xP= 故最小回流比 Rmin= DPPPxyyx?? = 取操作會回流比 R=2Rmin=2 = 熱 量恒算 1. 加熱介質的選擇 常用的介質有飽和水蒸汽和煙道氣。飽和水是一種應用最廣的加熱劑。由于飽和水蒸汽冷凝時的傳熱系數很高，可 以通過改變蒸汽壓力準確地控制加熱溫度。燃料燃燒所排放的煙道氣 溫可達 100～ 1000℃，適用于高溫加熱。煙道氣的缺點是比熱容及傳熱系數很低，加熱溫度控制困難。本設計采用 300kPa 的飽和水蒸氣作為加熱物質。水蒸氣易獲得、清潔、不易腐蝕加熱管，不但成本會相應降低，塔結構也不復雜。 2. 冷卻劑的選擇 常用的冷卻劑是水和空氣，應因地制宜地加以選用。受當地氣溫限制，冷卻水一般為 10～ 25℃。如需要冷卻到較低溫度，則采用低溫介質，如冷凍鹽水、氟利昂等。 3. 熱量恒算 (1) 冷凝器的熱負荷 0.00.20.40.60.81.0 yz吉林化工學院化工原理課程設計 10 QC =(R+1)D(IVDILD) 式中 IVD——— 塔頂上升蒸汽的焓； ILD——— 塔底餾出液的焓。 又 IVDILD=xDΔ HV苯 +（ 1xD） Δ HV甲苯 式中 Δ HV苯 ———— 苯的蒸發潛熱 ； Δ HV甲苯 ———— 甲苯的蒸發潛熱。 蒸發潛熱的計算： 蒸發潛熱與溫度的關系 Δ HV2=Δ HV1 111 rrTT???????? 式中 Tr—— 對比溫度 表 3 沸點下蒸發潛熱列表 沸點 /k 蒸發潛熱Δ HV/(kJ/kg) TC/K 苯 394 甲苯 360 ℃時，苯 ： Tr2= 2cTT = ? = Tr1 = 1CTT = ? = 蒸發潛熱 Δ HV苯 =394 1 ????????= kJ/kg 同理甲苯： Tr2=39。2CTT = ? = Tr1=39。1CTT = ? = 蒸發潛熱 Δ HV甲苯 =360 1 ????????= kJ/kg ∴ QC =(R+1)D(IVDILD)=(+1) = 610 kJ/h (2) 冷卻水消耗量 吉林化工學院化工原理課程設計 11 WC=21()CpcQC t t? 式中 WC——— 冷卻水消耗量， kg/h Cpc——— 冷卻介質在平均溫度下的比熱容， kJ/(kg/℃ ) t t2——— 冷卻介質在冷凝器進出口處的前往溫度， ℃ 所以 _t = 122tt? =20 302? =25℃ 次溫度下冷卻水的比熱容 Cpc= kJ/(kg/℃ ) WC=21()CpcQC t t? = (30 20)???= 410 kg/h 理論塔板數的計算 （ 1）精餾塔的氣、液相負荷 39。39。 /( 1 ) ( 1 ) / 70 / /L RD kmol hV R D kmol hL L F kmol hV V kmol h? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ??? （ 2）求操作線方程 精餾端操作線方程 8 6 . 5 7 5 3 4 . 6 3 0 . 9 8 0 . 7 1 4 0 . 2 81 2 1 . 2 0 5 1 2 1 . 0 5DLDy x x xVV? ? ? ? ? ? ? 提 餾端操作線方程 39。39。 39。 39。39。39。 1 5 6 . 5 7 5 3 5 . 3 7 0 . 0 3 1 . 2 9 2 0 . 0 8 71 2 1 . 2 0 5 1 2 1 . 0 5WLWy x x x xVV? ? ? ? ? ? ? （ 3） 用逐板法計算理論層板數 ? =，則相平衡方程 ( 1) 2 . 6 2 1 . 6 2yyx yy????? ? ? 由 ???? 聯立得 兩操作線交點的橫坐標 為 fx ? 先交替使用相平衡方程與精餾端操作線方程 吉林化工學院化工原理課程設計 12 122334455 8 492 579 963 176 095 580 975 780 722 358Dfxxyxyxy x x? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? ? ? 第 5 塊板為加料板 以下交替使用相平衡方程與提餾端操作線方程 5 ? 66778899 518 167 509 368 208 976 386 151 Wyxyxy x x? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? ? 總理論板數為 9，精餾段理論板數為 4，第 5 塊為進料板 （ 4） 實際板層數的求取 精 留段實際板層數 ： N 精 =4/=≈ 8 提留段實際板層數 ： N 提 =5/=≈ 10 第 3 章 板式塔主要工藝尺寸的計算 塔的工藝條件及物性數據計算 苯和甲苯物性數據 表 4 液相密度 溫度 t,℃ 80 90 100 110 120 吉林化工學院化工原理課程設計 13 ρ A,kg/m3 815 ρ B,kg/m3 810 表 5 液體的表面張力σ 溫度 t,℃ 80 90 100 110 120 σ A,mN/m σ B,mN/m 表 6 液體的粘度μ L 溫度 t,℃ 80 90 100 110 120 μ LA mPa μ LB mPa 表 7 液體氣化熱γ 溫度 t,℃ 80 90 100 110 120 γ A,kJ/kg γ B,kJ/kg 塔頂條件下的流量及物理性參數 xD= , xD’= , D = kmol/h (1) 氣體平均相對分子質量 LDM =M 苯 xD+M 甲苯 （ 1xD） = + () = kmol/h (2) 液相相對分子質量 LD VDMM? = kg/mol (3) 氣相密度 ρ VD= 007 8 .3 9 1 2 7 3 .1 5 2 .6 9 82 2 .4 2 2 .4 2 7 3 .1 5 8 1 .1 5VDM T pTp? ? ? ? ??kg/m3 (4) 液相密度 TLD= ℃ , 查表 ?苯 =815 kg/m3 ， ?甲 苯 =810 kg/m3 用內插法算得 39。39。1 1 0 . 9 7 6 1 0 . 9 7 68 1 5 8 1 0DDLDxx? ? ???? ? ? ?苯 甲 苯 解得 ： LD? = kg/m3 (5) 液相粘度 吉林化工學院化工原理課程設計 14 查表 6 可得 ： tLD =℃ 時 μ 苯 = mPa s , μ 甲 苯 = mPa s μ LD =μ 苯 xD +μ 甲 苯 （ 1 xD） = + （ ） = mPa s (6) 塔頂出料的質量流量 D’ =D LDM = = kg/h 表 8 塔頂數據結果表 符號 / LDMkg kmol / VDMkg kmol 3/VDkg m? 3/LDkg m? LDmPas?? /Dkmolh 39。/Dkg h 數值 塔釜條件下的流量及物性參數 xw= , xw’= , W= kmol/h (1)液相平均相對分子質量 LW VWMM? = M甲 苯 = kg/kmol (2)氣相密度 tw=℃ VW? = 0 T pTp?? = 9 1 .7 1 9 2 7 3 .1 52 2 .4 2 7 3 .1 5 1 1 0 .5 8? ? = kg/m3 (3)液相密度 tw=℃ 用內插法得 ： 1 ?????? ?甲 苯甲 苯 苯= kg/m3 （ 4）塔釜出料的質量的流量 W’ = W LWM? = = kg/m3 （ 5）液相粘度 tw=℃ ， μ 甲 苯 = mPa s μ LW=μ 甲 苯 = mPa s 吉林化工學院化工原理課程設計 15 表 9 塔釜數據結果表 符號 /LWMkg mol / VWMkg kmol 3/VWkg m? 3/LWkg m? LWmPas?? /Wkmolh 39。/Wkgh 數值 進料條件下的流量及物性參數 F=70 kmol/h , xF= , xF’= 由內插法可得： 7 0 .0 5 9 .2 7 0 .0 5 0 .08 5 .3 7 8 .9 8 5 .3 Fy??? Fy? = %= (1) 氣相平均相對分子質量 1 y )V F F FM y M M? ? ? ?苯 甲 苯（= +（ ） = kg/kmol (2)液相平均相對分子質量 1 x )LF F FM x M M? ? ? ?苯 甲 苯（ = +（ ） = kg/kmol (3)氣相密度 0VF0= T pTp? ??= 8 1 .8 4 2 7 3 .1 52 2 .4 2 7 3 .1 5 9 1 .7 9? ?= kg/m3 (4)液相密度 tF=℃ 時 ， ?苯 = kg/m3 , ?甲 苯 = kg/m3 用內插法可求出： LF? = kg/m3 (5) 液相粘度 tF=℃時 ，μ 苯 = mPa s ， μ 甲 苯 = mPa s μ LF=xF μ 苯 +(1 xF) μ 甲 苯 = +（ ） = mPa s （ 6）進料質量流量 F’= F M =70 = kg/h 表 10 進料數據結果表 符號 / VFMkg kmol / LFMkg kmol 3/VFkg m? 3/LFkg m? LFmPas?? 39。/Fkmolh /Fkgh 吉林化工學院化工原理課程設計 16 數值 70 精餾段的流量及物性參數 （ 1）氣相平均相對分子質量 7 8 . 3 9 8 1 . 8 422V D V FV MMM ????精= kg/kmol (2) 液相平均相對分子質量 7 8 . 3 9 8 . 1 322L D L FL MMM ????精 = kg/kmol （ 3）氣相密度 V D V F 2 . 6 9 8 2 . 7 3 522V ??? ????精 = kg/kmol （ 4） 液相密度 L D L FL + 8 1 4 . 8 8 8 0 2 . 1 922??? ???精= kg/m3 (5) 液相粘度 L 0 . 3 0 8 0 . 2 8 322L D L F??? ????精= mPa s (6) 氣相流量 摩爾流量 V 精 =（ R+1） D =(+1) = kmol/h