苯-甲苯混合液分離系統(tǒng)-化工原理課程設(shè)計

1、前呂此次課程設(shè)計是對苯-甲苯混合液分離系統(tǒng)進(jìn)行的專項設(shè)計。苯與甲苯是重 要的化工原料，苯與甲苯混合溶液的分離技術(shù)一直是一個重要的課題，本設(shè)計以 優(yōu)化的理念進(jìn)行估算設(shè)計合算力求達(dá)到較高而進(jìn)行的方案進(jìn)行的方案設(shè)計。苯、甲苯溶液的分離原理：將苯和甲苯混合液進(jìn)入原料罐，通過泵進(jìn)入原料 預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到泡點溫度，然后，原料從進(jìn)料口進(jìn)入到精鐳塔中。 被加熱到泡點溫度后，混合體系中既有氣相混合物，乂有液相混合物，這時候原 料混合物就分開了，氣相混合物咋精館塔中上升，而液相混合物在精憎塔中下降。 氣相混合物上升到塔頂上方的冷凝器中，部分液態(tài)進(jìn)入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中，停 留一定的時間然后進(jìn)入苯的儲罐，

2、其中的氣態(tài)部分重新回到精憎塔中。部分液相 混合物從塔底進(jìn)入到塔底產(chǎn)品冷卻器中，部分進(jìn)入再沸器，在再沸器中被加熱到 泡點溫度重新回到精憾塔。塔里的混合物不斷重復(fù)上述過程，同時進(jìn)料口不斷有 原料的加入，完成苯與甲苯的分離。苯-甲苯混合液分離主體采用篩板式精館塔，精館裝置核心為精館塔。常用 的精憾塔有板式塔和填料塔兩類，通城塔設(shè)備，和其他傳質(zhì)過程一樣，精憾塔對 塔設(shè)備的要求入下：一、生產(chǎn)力大：即單位塔截面大的汽液相流率，不會產(chǎn)生液泛等不正常流動。二、效率高：氣液兩相在塔內(nèi)保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或 傳質(zhì)效率。三、流體阻力?。毫黧w通過塔設(shè)備吋阻力降小，可以節(jié)省動力費用，在減壓 操作時，易

3、于達(dá)到所要求的真空度。四、有一定的操作彈性：當(dāng)汽液相流率有一定波動時，兩相均能維持正常的 流動，而且不會是效率發(fā)生較大的變化。五、結(jié)構(gòu)簡單，造價低，安裝檢修方便。六、能滿足某些工藝的特性：腐蝕性，熱敏性，起泡性等。本設(shè)計是由方安琪，畢國慶，陳有皺，吳子龍，黃程光五人分工：苯-甲苯 精館塔的工藝設(shè)計，列管式料液預(yù)熱的選型設(shè)計，作圖，眷稿校對。設(shè)計中經(jīng)過多次核算校對，力求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。在設(shè)計過程中得到了徐繼紅老師的指 導(dǎo)和幫助，同時對于在設(shè)計中給予幫助的同學(xué)，再次一并表示感謝！由于時間倉 促，加之設(shè)計人員的水平有限，另在篩板塔的裝配圖中少部分?jǐn)?shù)據(jù)缺失及諸多不 可預(yù)見性因素，難免有設(shè)計的缺陷和人不足z處

4、，衷心希望各位專家老師的批評指正，使設(shè)計更趨完美。第二章塔設(shè)備的工藝計算一、相平衡的數(shù)據(jù)表7常壓下苯一一甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù)溫度t °c液相中苯的摩爾分率x氣相中苯的摩爾分率y110.560.000.00109.911.002.50108.793.007.11107.615.0011.2105.0510.020.8102.7915.029.4100.7520.037.298.8425.044.297.1330.050.795.5835.056.694.0940.061.992.6945.066.791.4050.071.390.1155.075.580.8060.079.187.636

5、5.082.586.5270.085.785.4475.088.584.4080.091.283.3385.093.682.2590.095.981.1195.098.080.6697.098.880.2199.099.6180.01100.0100.0按要求作：t-x (y)圖，見附圖2-1二、物料衡算(-)原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率苯的摩爾質(zhì)量 ma = 78 .kg山nol甲苯的摩爾質(zhì)量 mb=92.13kg/kmol料液組成xf =0.45/78.110.45/78.11+0.55/92.13=0.491塔頂產(chǎn)品的組成xd0.99/78.110.99/78.11+0.01/92.

6、13二 0.999塔底產(chǎn)品的組成xw0,02/78.110.22/78.11 + 0.98/92.13二 0.024（二）原料液及塔頂.塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量mf =0.491 x 78.11 + (1 - 0.491 ) x 92.13 = 85 .25 kg / kmolmd = 0.999 x 78.11 + (1 - 0.999 ) x 92.13 = 78.12 畑 / kmolmw = 0.024 x 78.11 + (1 - 0.024 ) x 92.13 = 91.79 焙 / kmol（三）物料衡算原料處理量80000000300x24x85.25= l30kmol/ h總物

7、料衡算d + w - f - 30kmollh苯物料衡算 0.491 f = 0.999 d + 0.024 w聯(lián)立解得：w = 61j3kmol/h = 5291.01kg/hd = 62.21 kmol th = 5715 j6kg !h表2-2物料衡算結(jié)果一覽表組分1苯(a)甲苯(b)合計進(jìn)料質(zhì)量分?jǐn)?shù)q用0.450. 551.00質(zhì)量流量mf:(k g / h )4999. 956111.0511111摩爾分率fi0. 4910. 5091.00摩爾流量f i (kmol / h)63. 8366. 17130塔頂質(zhì)量分?jǐn)?shù)adi0. 990.011.00質(zhì)量:流量mm(kg/h)5658

8、. 6057. 165715. 76摩爾分率xdi0. 9990. 0011.00摩爾流量di(kmol/h)62.210. 0662.27塔底質(zhì)量分?jǐn)?shù)。就0. 020. 981.00質(zhì)量流量mm105. 825185.255291. 07摩爾分率xwi0. 0240. 9761.00摩爾流量wi1.6366. 1067. 73三、塔板板數(shù)的確定(-)最小回流比及操作回流比x尸0.4911查表由內(nèi)插法得tf=91.68°c當(dāng)t1；=91.68°c時，泡點進(jìn)料，在進(jìn)料板前加一個加熱器，所以q=l查數(shù)據(jù)由內(nèi)插法得二0.7048恒沸點為 e (0.4911,0.7048)r _x

9、d-ye_99.15-70.48_min ye-xe 70.48-49.11(二)求理論塔板數(shù)nt 精憾段方程：rr=1.2rmi=1 63xd 1.63-= 0.6201 x +0.3767y =x +=x +r + 1 r + 12.632.63進(jìn)料為泡點進(jìn)料,q=l所以精憾段提憾段的交點為(0. 4911, 0. 6812)b (xw, xw) =(0. 02315,0. 02315),所以提憾段的方程y = 1.4090.010510.99152.475-1.475x0.9915=0.9792又逐板計算法，取a=2. 475y2=0. 9839x2二0. 9611y3=0. 9727x

10、3=0. 9350旳二0. 9565xi=0. 8988y5=0. 9340x5=0. 8511y6=0. 9045x6=0. 8243y7=0. 8878x7=0. 7617y8=0. 8490xs二0. 6944y9=0. 8073x9=0. 6286yio=o. 7665xi0=0. 5701yn=0.7302xu=0. 5295yi2=0. 7050xl2=0. 4911yi3=0. 6814xi3=0. 4636yi4=0. 6424xi4=0. 4175yi5=0. 5775xis=0. 3558yl6=0. 4906xi6=0. 2801y17=0. 3840xi7=0. 201

11、2yi8=0. 2729x【8 二 0. 1496yi9=0. 1750xi9=0. 0789y2o=o. 1007x2o=o. 0433y2i=0. 0504x2i=0. 0210<xwyi=xn=0. 9915x1 =nt二21-1二20塊塔板。其中精憾段理論塔板數(shù)為12層,提惚段為8層。第12塊 為進(jìn)料版。(三)全塔效率etet = 07 - 0.6161g”“根據(jù)塔頂塔底液相組成圖，求得塔頂溫度td = 80 .18 °c，塔底溫度： tw = 109.15°c則塔平均溫度如=td + tw = 80.18 + 109.15 = 94.67 °c2

12、2該溫度下進(jìn)料液相平均粘度為= 0.4402 /苯+(1 -0.4402 ) “甲苯查表"苯=0.2678 mpa - s“甲苯=0.2757 m pa s妙=0.4402x0.2678 + (1-0.4402)x0.2757 = 0.2722加 pd s則 e/ =0.17-0.6161g0.2722 = 0.52（四）實際塔板數(shù)n 精餡段:n薩12/0. 52二24 提餡段:n提二8/0.52二16第三章塔的工藝條件及物性參數(shù)計算以精憾段為例一、操作壓強(qiáng)pm塔頂壓強(qiáng)pd二4+101. 3二105. 3kpa取每層塔板壓強(qiáng)降zp二0. 7kpa則進(jìn)料板壓強(qiáng)：p/105. 3+24x

13、0. 7=122. lkpa精惘段平均操作壓強(qiáng)pj°5.3+ 122.1= 672二、溫度tm根據(jù)操作圧強(qiáng)依下式計算操作溫度：p = p q a.xa + p ° bxb試差計算結(jié)果，塔頂tn=80. 18°ctf二 91.68 °ctm精=80.18 + 91.682= 85.93 °c平均摩爾質(zhì)量xz) = yi = 0.9915x】=0.9792mvdm = 0.9915x78.11 + (1-0.9915)x92.13 = 78.23畑 / kmol塔頂mldm = 0.9792x781 + (1 - 0.9792)x92.13 = 7&40kg / kmolyr = 0.7050xf = 0.4912進(jìn)料板mvfm = 0.7050x78.11 + (1- 0.7050)x9213 = 82.25畑 / kmolmlfm = 0.4912x78.11 + (1-0.4912)x92.13 = 85.24畑 / kmol塔底:yw = 0.0