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1、化工原理课程设计说明书设计题目：苯一氯苯精储过程板式塔设计设计者：班级生物工程（2） 姓名陈刚日 期： 2013年6月3号指导教师：设计成绩：日期：目录设计任务书 3设计计算书4设计方案的确定4精僻塔物料衡算4塔板数的确定5精馆塔的工艺条件及有关物性数据的计算8塔体工艺尺寸计算13塔板主要工艺尺寸15塔板流体力学验算17浮阀塔的结构20精馆塔接管尺寸23产品冷却器选型25对设计过程的评述和有关问题的讨论 25附图：生产工艺流程图精僻塔设计流程图设计任务书（一）题目试设计一座苯一氯苯连续精馆塔，要求年产纯度99.5%的氯苯28000 吨，塔顶馆出液中含氯苯不得高于 2%,原料液中含氯苯35% （
2、以上 均为质量分数）。（二）操作条件(1)塔顶压力4kPa （表压）；(2)进料热状况泡点；(3)回流比R=1.3R min;(4)塔底加热蒸汽压力0.5Mpa （表压）；(5)单板压降旬.7 kPa ;（二）塔板类型浮阀塔板（F1型）（四）工作日每年按300天工作计，每天连续24小时运行（五）厂址厂址为海南洋浦工业开发区设计计算书一、设计方案的确定本任务是分离苯一氯苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精僻流程，本设计采用板式塔连续精僻。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进精僻塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下 部分回流至塔内，其余部分冷却后送至储物罐。该
3、物系届易分离物系，最小回流 比较小，故操作回流比取最小回流比的1.3倍，且在常压下操作。塔釜采用间接 蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储物罐。二、精馆塔物料衡算（以轻组分计算）1 .原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分率苯的摩尔质量Ma =78.11kg /kmo l氯苯的摩尔质量M b E12.56kg /kmo lXf0.65/78.110.65/78.11 0.35/112.56= 0728Xd0.98/78.110.98/78.11 0.02/112.56= 0.986Xw0.005/78.110.005/78.11 0.995/112.56=0.0072. 原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质
4、量Mf=0.72878.11(1 -0.728)112.56 = 87.48kg/kmolMd=0.98678.11(1 -0.986)112.56 = 78.59kg/kmolMw=0.00778.11(1 -0.007)112.56 =112.32kg/k m o3. 物料衡算原料处理量28000 1000 W3 4. 6 2 k mho l300 24 112.32总物料衡算F = D 34. 6 2苯物料衡算0.728F = 0.986 D 0.007 34.62联立解得D =9 6. 75 k mho lF =131. 37 k/iho l三、塔板数的确定1 .理论板数Nt的求取(1
5、)由手册查得苯一氯苯物系的气液平衡数据，绘出 xy图，见图1T/oC8090100110120130131.8pA/kPa101.33136.66179.99234.60299.99378.65386.65pO/kPa19.7327.3339.0753.3372.4095.86101.33ox P Pb XooPa - Pb1.0000.6770.4420.2650.1270.0190.000oy = -Px P1.0000.9130.7850.6130.3760.0720.000图1图解法求最小回流比(2) 由丁泡点进料q=1，在图上作直线x=0.986交对角线丁 a点，作直线x=0.728
6、交平衡线丁 q点，连接a、q两点，过q点作横轴的平行线交纵轴丁一点，读得图1 x y图yq=0.932 ,则最小回流比如下：0.986-0.932 八”Rmin = = 0.270.932-0.728取操作回流比为R =1.3Rmin =1.3 0.27 =0.351(3) 求精僻塔的气、液相负荷L =RD =0.351 9 6. 7=533. 96 k mho lV =(R 1)D =(0.3 51 1) 9 6. 75 30. 7 1 k/holL = L F =3 3. 961 31. 371 6 5. 33k/rholV =V =1 3 0. 71 k/rhol(4) 求操作线方程精僻
7、段操作线方程33.9696.75一 x -0.986 = 0.260x 0.74130.71130.71提僻段操作线方程165.333 4. 6 2*x -里一 0.0 0 7 1.2 6 x -0.0021 3 0. 7 1 1 3 0. 7 1(5) 图解法求理论板层数如附图1,将x=0.728带入精僻段操作线方程，得出y=0.919 ,在图中找出该点记为d,连接ad两点即得精僻段操作线；在对角线上找到 c点(0.007, 0.007 ），连接cd两点即得提僻段操作线。自a点开始在操作线和平衡线之间作 阶梯线。求解结果为：总理论板层数Nt =12（包括再沸器）进料板位置N f = 52.实
8、际板层数的求解（试差法）总板效率Et=0.54精僻段实际板层数N精=12/0.54 =22.2上23提留段实际板层数N提=5/0.54 1 = 9. 261由9实际总板层数为32试差法计算如下：四、精馆塔的工艺条件及有关物性数据的计算1.操作压力的计算塔顶操作压力Pd =101.3 4 =105.33kPa每层塔板压降P =0.7kP a进料板压力Pf =105.33 0.7 23 =121. 43k Pa精僻段平均压力Pm =(121.43 105.33)/2 =1 1 3. 38kPa塔底操作压力Pd =105.33 0.7 32 =127. 4k Pa提僻段平均压力Pm2 =(1 1 3
9、. 38127. 4/2 =12 0. 39k Pa2.操作温度的计算表1 苯、氯苯Antoine常数数据表ABC温度范围(K)苯6.019071204.682-53.072279-3776.068321236.034-48.99353-4226.36071466.083-15.44420-521氯苯6.104161431.83-55.515335-4056.629881897.415.21405-597(表1苯、氯苯Antoine常数数据表ABC温度范围(K)苯6.019071204.682-53.072279-3776.068321236.034-48.99353-4226.3607146
10、6.083-15.44420-521氯苯6.104161431.83-55.515335-4056.629881897.415.21405-5971236.034假设塔顶的泡点温度t=83.2C,则纯组分的饱和蒸气压为 lg pA = 6.06832 = 2. 04 742对苯-48.99 83.2 273.151431.83pA =1 1 1. 53kPa1g pO =6.10416 =1.34464对氯苯-55.515 83.2 273.15pO =22.11kPa代入泡点方程和露点方程，得op - Pbx o op A pB(101.33 4)-22.11=0.931111.53 -22
11、.11111.53 0.931x =105.33= 0.986 =xD故假设正确，塔顶温度为tD =83.2C假设塔顶的进料板温度t=92.1C,则纯组分的饱和蒸气压为1236.034 lg pA =6.06832 =2. 1 6004对苯-48.99 92.1 273.15pA =1 44. 5!6Pa1431.83lg po =6.10416 =11.4814对氯苯- 55.515 92.1 273.15po =30.30kPa代入泡点方程和露点方程，得x= p-po =11338-3. 3新728pA - pB 1 4 4. 560. 30假设正确，故进料板温度为tF =92.1C假设塔
12、底的泡点温度t=138,则纯组分的饱和蒸气压为1236.034lgpA =6.06832对苯-48.99 138 273.15pA =452.2 4 1k Pa1897.41一lg po =6.62988对氯苯5.21 138 273.15po =118.234kPa代入泡点方程，得ox_PPbxccooPa”b120.39 一1 1 8234= 0.0 0 64 50.0 0 74 5 2. 2411 8. 234假设正确，故塔顶温度为tW =138C精僻段平均温度tm1 =(83.2 92. )/2 =8 7. 6o5C提僻段平均温度tm2 =(92.1 138)/2 =1 1 5. 0。53
