化 工 原 理 课 程 设 计 设计题目： 苯-甲苯混合液筛板精馏塔设计 设计者： 学号： 专业： 食品科学与工程 班级： 指导教师： 设计时间： 2015.6.6 目录一、原始数据.3二、设计基础数据.3三、 精馏塔的工艺计算.5 1.精馏流程.5 2.全塔物料衡算.5 3.塔板数的确定.6 4.塔的操作工艺条件及相关物性数据计算（精馏段）.8 5.气液负荷计算（精馏段）.10 6.塔和塔板主要工艺结构尺寸计算.10 7.精馏段塔板流动性能校核.13 8.塔板负荷性能.15 9.设计结果一览表.18四、板式塔结构.19 1.塔顶空间.19 2.塔底空间.19 3.人孔.19 4.裙座.20 5.塔高.20五、典型辅助设备计算.20 1. 冷凝器.20 2.回流泵.21六、参考文献.23 苯-甲苯混合液筛板精馏塔设计一、原始数据 年处理量：35000 t进料组成：50%塔顶产品浓度：98%（苯质量分数）塔底釜液含甲苯量不低于98%（以质量计）每年实际生产天数：330天（24小时/天）冷却水温度：30饱和水蒸气压力：2.5kgf/cm2（表压）泡点进料，塔顶压强为4kPa(表压)，单板压降0.7kPa，塔顶全凝，泡点回流。 R /Rmin =1.3Rmin二、设计基础数据表1 苯和甲苯的物理性质项目分子式分子量M沸点（）临界温度tC（）临界压强PC（kPa）苯AC6H678.1180.1288.56833.4甲苯BC6H5CH392.13110.6318.574107.7表2 苯和甲苯的饱和蒸汽压温度80.1859095100105110.6,kPa101.33116.9135.5155.7179.2204.2240.0，kPa40.046.054.063.374.386.0表3 常温下苯甲苯气液平衡数据温度80.1859095100105液相中苯的摩尔分率1.0000.7800.5810.4120.2580.130汽相中苯的摩尔分率1.0000.9000.7770.6300.4560.262表4 纯组分的表面张力温度8090100110120苯，mN/m甲苯，Mn/m21.221.72020.618.819.517.518.416.217.3表5 组分的液相密度温度()8090100110120苯,kg/814805791778763甲苯,kg/809801791780768表6 液体粘度温度()8090100110120苯（mP.s）0.3080.2790.2550.2330.215甲苯（mP.s）0.3110.2860.2640.2540.228表7常压下苯甲苯的气液平衡数据温度t液相中苯的摩尔分率x气相中苯的摩尔分率y110.560.000.00109.911.002.50108.793.007.11107.615.0011.2105.0510.020.8102.7915.029.4100.7520.037.298.8425.044.297.1330.050.795.5835.056.694.0940.061.992.6945.066.791.4050.071.390.1155.075.580.8060.079.187.6365.082.586.5270.085.785.4475.088.584.4080.091.283.3385.093.682.2590.095.981.1195.098.080.6697.098.880.2199.099.6180.01100.0100.0三、 精馏塔的工艺计算1.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人精馏塔内。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。塔底设置再沸器采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。下图是板式塔的简略图：2.全塔物料衡算2.1料液及塔顶、塔底产品含苯摩尔分数苯的摩尔质量 甲苯的摩尔质量 2.2平均相对分子质量 2.3物料衡算原料处理量 F=35000 t/年=总物料衡算 苯物料衡算 联立解得 3.塔板数的确定3.1理论板层数的求取 苯一甲苯属理想物系，可采用M.T.图解法求 根据苯、甲苯的气液平衡数据做y-x图及t-x-y图。 图2-1 苯-甲苯体系的x-y图 图2-2 苯-甲苯气液平衡的t-x-y相图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2-1上对角线，自点e（0.54、0.54）做垂线即为进料线（q线），该线与平衡线的交点坐标为 ， 求理论板层数精馏操作线为： 由 得相对挥发度：则相平衡方程：由图解法可得总板数，精馏段为8层，提馏段为9层，进料板3.2全塔效率依式 根据图2-2，求得塔平均温度为94.05，该温度下进料液相平均黏度为：故 3.3实际塔板数精馏段：,取16层提馏段：，取18层4.塔的操作工艺条件及相关物性数据计算（精馏段）4.1操作压强塔顶压强：，取每层塔板压降，进料板压强：精馏段平均操作压强 ：4.2温度 依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算操作温度：计算结果如下：塔顶温度： 进料板温度：于是精馏段平均温度：4.3平均相对分子质量塔顶xD=y1=0.983,代入相平衡方程得x1=0.958，则 进料板：=0.72， =0.54 则精馏