苯甲苯连续精馏塔设计方案.doc

PAGE 19 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 1. 流程和工艺条件的确定和说明 1 2. 操作条件和基础数据 1 2.1. 操作条件 1 2.2. 基础数据 1 3. 精馏塔的物料衡算 1 3.1. 原料液及塔顶、塔顶产品的摩尔分率 1 3.2. 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 2 3.3. 物料衡算 2 4. 塔板数的确定 2 4.1. 理论塔板层数NT的求取 2 4.1.1. 绘t-x-y图和x-y图 2 4.1.2.最小回流比及操作回流比的确定 4 4.1.3.精馏塔气、液相负荷的确定 4 4.1.4. 求操作线方程 4 4.1.5. 图解法求理论板层数 4 4.2. 实际塔板数的求取 4 5. 精馏塔的工艺条件及有关物性的计算 4 5.1. 操作压力计算 5 5.2. 操作温度计算 5 6. 设计实验评论 20 7.参考文献 21 8. 附图（工艺流程简图、主体设备设计条件图） 21 摘要 精馏塔作为一种工业生产使用的塔设备，在化工、医药、食品等行业得到广泛应用。根据精馏原理可知，精馏塔实现精馏操作，必须同时拥有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还有配原料液、预热器、回流液泵等附属设备。 本次设计根据实际操作条件，设计苯-甲苯连续精馏塔，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一个筛板式塔将其分离。综合工艺操作方便、经济及安全等多方面考虑，本设计采用塔板为碳钢材料，按照逐板计算求得理论板数为11。塔顶使用全凝器，部分回流。精馏段实际板数为6，提馏段实际板数为9。全塔塔径为2.0m。通过对塔内物料物性数据的分析，按照工程实践经验，设计了塔的工艺尺寸，确定了操作点符合操作要求。最后，对塔的附属设备进行了设计，主要是接口管径的设计计算，从而完成了此次设计任务。 关键词：苯-甲苯分离；精馏塔；塔板 PAGE 1 1. 流程和工艺条件的确定和说明 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，其余部分经产品冷凝冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2.5倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 2. 操作条件和基础数据 2.1. 操作条件 塔顶压力 常压 4kPa（表压） 进料热状态 泡点进料 （） 回流比 2.5倍 2.2. 基础数据 进料中苯含量（质量分数） 50% 塔顶苯含量（质量分数） 95% 塔釜苯含量（质量分数） 2% 生产能力（吨/日） 100（20h/d） 3. 精馏塔的物料衡算 苯的摩尔质量 甲苯的摩尔质量 3.1. 苯的各摩尔分率 苯的摩尔质量 甲苯的摩尔质量 原料液含苯的摩尔分率 塔顶含苯的摩尔分率 塔底含苯的摩尔分率 3.2. 原料液及塔顶、底苯的平均摩尔质量 原料液平均摩尔质量 塔顶液平均摩尔质量 塔底液平均摩尔质量 3.3. 物料衡算 生产能力：100t/d=5000kg/h 进料流量： 总物料衡算： 苯物料衡算： 联立解得： 4. 塔板数的确定 4.1. 理论塔板层数NT的求取 苯—甲苯属理想物系，可采用图解法求理论板层数。 4.1.1. 绘苯—甲苯溶液的y-x图 沸点 110.6 105.71 102 98.25 95.2 92.4 89.82 87.32 85 82.61 81.2 80.81 气相组成 0 20.8 37.2 50.7 61.9 71.3 79.1 85.7 91.2 95.9 98 100 液相组成 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 100 苯——甲苯体系相平衡曲线图 X(苯） （图一） 4.1.2.最小回流比及操作回流比的确定 平均相对挥发度 ，回流比与最小回流比之比为2.5 操作回流比 4.1.3.精馏塔气、液相负荷的确定 4.1.4. 求操作线方程 平衡线方程 精馏段操作方程 塔釜气相回流比 提馏段操作方程 4.1.5. 求理论板层数 1)采用图解法求理论板层数，如图二所示。 （图二） 求解结果为 总理论塔板数 NT=11（包括再沸器） 进料板位置 NF=5 精馏段的理论板数为 4 提馏段的理论板数为 6 第11块板为再沸器 4.1.6. 实际塔板