吉林化工学院化工原理课程设计

第一章 流程及流程说明

本设计任务为分离苯——甲苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。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。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，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储罐。该物系属易分物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。

任务书上规定的生产任务长期固定，适宜采用连续精流流程。贮罐中的原料液用机泵加入精馏塔；塔釜再沸器用低压蒸汽作为热源加热料液；精馏塔塔顶设有全凝器，冷凝液部分利用重力泡点回流；部分连续采出到产品罐。简易流程如下，具体流程见附图。

出料 苯——甲苯混合液 回流 塔底出料 图1

1

吉林化工学院化工原理课程设计

第二章 精馏塔工艺的设计

2.1产品浓度的计算

2.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率

苯的摩尔质量

产品中苯的质量分数xD=进料中苯的质量分数xF=残液中苯的质量分数xw?

2.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量

0.98/78.11=0.984

0.98/78.11?0.02/92.13MA =78.11kg/mol 甲苯的摩尔质量

MB=92.13kg/mol

0.5/78.11=0.54

0.5/78.11?0.5/92.130.03/78.11=0.035

0.03/78.11?0.97/92.13MF?0.54?78.11?(1?0.54)?92.14?83.989 kg/KmolMD?0.984?78.11?(1?0.984)?92.14?78.301 kg/Kmol MW?0.035?78.11?(1?0.035)?92.14?92.114 kg/Kmol苯——甲苯属于理想物系，可采用图解法求理论板数。 2.2 最小回流比的确定

1.查手册 绘制苯——甲苯气液平衡线x-y图。 2求最小回流比及操作回流比。

采用作图法求最小回流比。在图上对角线上，自点e（0.54，0.54）作垂线ef即为进料线，该线与平衡线的交点坐标为

yq=0.745 xq=0.54

最小回流比 Rmin?xd?yqyq?xq?1.17

取操作回流比为2倍最小回流比 R=2Rmin?2.33

2

吉林化工学院化工原理课程设计

2.3物料衡算

F=85kmol/h

总物料衡算 F?W?D 85=D+W

苯物料衡算 FxF=DxD+WxW 85?0.54=0.984?D+0.035?W 联立得 D=45.23 Kmol/h W=39.77 Kmol/h 2.4精馏段和提馏段操作线方程 2.4.1求精馏塔的气液相负荷

L=RD=105.4Kmol/h V=(R+1)D=150.6Kmol/h

L=L+qF=190.4Kmol/h

V=V=150.6Kmol/h

2.4.2求操作线方程

精馏段 提馏段

2.5精馏塔理论塔板数及理论加料位置

由图解法的总板数NT=13 进料板NF=6 精馏段5块 提馏段7块

2.6实际板数的计算

（1）板效率 ET?0.49(??L)?0.245

精馏段平均温度为86.08℃ 由安托尼方程的精馏段相对挥发度??2.56 又有?L?0.31

求得精馏段板效率为52.3%

3

y?LD105.445.23x?xd?x?*0.984?0.7x?0.296VV150.6150.6yn?1?LW190.439.77xn??x?x?1.26x?0.00924VV150.6150.6W吉林化工学院化工原理课程设计

9提馏段平均温度100.63℃ 由安托尼方程的精馏段相对挥发度??2.63 ?L?0.28

求得提镏馏段板效率为52.4% （2）实际板数NT的求取 精馏段实际板数

NT=5/0.523=9.62≈10

提馏段实际板数

NT=7/0.524=13.4 ≈14（包括塔釜） 实际总半数为10+14=24 块板 总板效率ET=13/2=54.2%

2.7实际塔板数及实际加料位置 实际加料板位置

NF实NF??1=12块 ET精馏段实际板层数Nj=10 提馏段实际板层数Nt=14

4