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1、 年 月 日苯-氯苯分离板式精馏塔的设计任务书(一) 设计题目苯氯苯分离过程板式精馏塔设计：试设计一座苯氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为98的氯苯，塔顶馏出液中含氯苯不得高于2，原料液中含氯苯38（以上均为质量分数）。(二) 操作条件1) 塔顶压力 4kPa（表压） 2) 进料热状态 自选 3) 回流比 自选 4) 塔底加热蒸气压力 0.5Mpa（表压） 5) 单板压降 0.7kPa。(三) 塔板类型浮阀塔板（F1型）(四) 工作日每年工作日为300天，每天24小时连续运行。(五) 设计内容1、设计说明书的内容 1) 精馏塔的物料衡算； 2) 塔板数的确定； 3) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据
2、的计算； 4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5) 塔板主要工艺尺寸的计算； 6) 塔板的流体力学验算； 7) 塔板负荷性能图； 8) 精馏塔接管尺寸计算； 9) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。2、设计图纸要求： 1) 绘制生产工艺流程图（A2号图纸）； 2) 绘制精馏塔设计条件图（A2号图纸）。 目 录1.设计说明书的内容1 1.1设计方案的确定1 2.精馏塔的物料衡算 12.1原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分率12.2原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量12.3物料衡算13.塔板数的确定13.1理论板数NT的求取23.2实际板层数的求解43.2.1全塔理论板数的确定44.精馏塔的工艺条件及
3、有关物性数据的计算54.1操作压力的计算54.2操作温度的计算54.3平均摩尔质量的计算64.4平均密度的计算74.4.1气相平均密度计算74.4.2液相平均密度计算74.5液相平均表面张力的计算84.6液体平均密度的计算85.精馏塔的塔体工艺尺寸计算95.1塔径的计算95.1.1精馏段塔径的计算105.1.2提馏段塔径的计算105.2塔高的计算115.2.1精馏塔有效高度的计算115.2.2全塔实际高度116.塔板主要工艺尺寸的计算126.1溢流装置的计算126.2塔板布置的计算136.2.1阀孔临界速度136.2.2提馏段塔板布置136.2.3浮阀数与开孔率147.塔板的流体力学验算157
4、.1塔板压降157.1.1干板阻力157.1.2板上充气液层阻力157.1.3液体表面张力所造成的阻力167.2液泛落差167.3液沫夹带167.4漏液的验算167.5液泛 168.塔板负荷性能图168.1精馏段塔板负荷性能图178.2提馏段塔板负荷性能图199.精馏塔接管尺寸计算239.1塔顶蒸气出口管239.2塔顶回流液管239.3进料管249.4塔釜出料管249.5加热蒸气进口管249.6加热蒸气鼓泡管249.7离心泵的选择 2410.产品冷却器选型2511.对设计过程的评述和有关问题的讨论2812.设计一览表2913.主要符号说明3114.参考文献3315.附图15.1绘制苯-氯苯精馏
5、生产工艺流程图 15.2绘制精馏塔装配设计条件图1.设计说明书的内容1.1设计方案的确定 本设计任务为分离苯氯苯混合物。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。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，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。该物系属易分离物系，最小回流比比较小，故操作回流比取最小回流比的1.4倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。2.精馏塔的物料衡算2.1原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分率苯的摩尔质量 氯苯的摩尔质量 2.2原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量 2.3物料衡算依题给条件
6、：一年以300天，一天以24小时计，有：，总物料衡算 ： 氯苯物料衡算： 3.塔板数的确定3.1理论板数NT的求取苯-氯苯物系属于理想物系，可采用梯级图解法（MT法）求取，步骤如下：1.根据苯-氯苯的相平衡数据，利用泡点方程和露点方程求取依据，将所得计算结果列表如下： 表3-1 相关数据计算温度，（）8090100110120130131.8苯760102513501760225028402900氯苯148205293400543719760 依据已经算出的相对挥发度，假设一系列的x值，用平衡方程算出对应的y值，见下表x00.050.100.200.300.400.500.600.7000.1
7、90.330.530.650.750.820.870.91本题中，塔内压力接近常压（实际上略高于常压），而表中所给为常压下的相平衡数据，因为操作压力偏离常压很小，所以其对平衡关系的影响完全可以忽略。可在xy坐标图上绘制出平衡线与对角线 图3-1 苯氯苯混合液的xy图由于泡点进料q=1，在图上作直线x=0.986交对角线于a点，作直线x=0.541交平衡线于q点，连接a、q两点，过q点作横轴的平行线交纵轴于一点，读得 yq=0.848，则最小回流比如下：取操作回流比为 （3）求精馏塔的气、液相负荷L=RD=0.6335.35=22.27kmol/hV=(R+1)D=(0.63+1)35.35=5
8、7.62kmol/hL=L+F=22.27+57.62=79.89kmol/hV=V=57.62kmol/h（4）求操作线方程精馏段操作线方程 y=LxV +DxDV=22.27x57.62+35.350.98657.62=0.386X+0.605提馏段操作线方程 （5）图解法求理论板层数提馏段操作线为过和两点的直线苯-氯苯物系精馏分离理论塔板数的图解图解得块（不含釜）。其中，精馏段块，提馏段块，第4块为加料板位置。3.2实际板层数的求解3.2.1）全塔效率选用公式计算。该式适用于液相粘度为0.071.4mPas的烃类物系，式中的为全塔平均温度下以进料组成表示的平均粘度。塔的平均温度为0.5(
9、80+131.8)=106（取塔顶底的算术平均值），在此平均温度下查化工原理附录11得：，。3.2.2.实际塔板数（近似取两段效率相同）精馏段：块，取块提馏段：块，取块总塔板数块。4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算4.1操作压力的计算塔顶操作压力 每层塔板压降 进料板压力 精馏段平均压力 塔底操作压力 提馏段平均压力 4.2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假设塔顶的泡点温度，则纯组分的饱和蒸气压为对苯 对氯苯 代入泡点方程和露点方程，得 故假设正确，塔顶温度为假设塔顶的进料板温度，则纯组分的饱和蒸气压为对苯 对氯苯 代入泡点方程和露点方程，得 假设正确，故进料板温度为假设塔底的泡点温度，则纯组分的饱和蒸气压为对苯 对
