苯與氯苯分離化工原理課程設(shè)計(jì)

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1、(一）產(chǎn)品與設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介1.產(chǎn)品性質(zhì)、質(zhì)量指標(biāo)和用途產(chǎn)品性質(zhì)：有杏仁味的無色透明、易揮發(fā)液體。密度1．105g/cm3。沸點(diǎn)131．6℃。凝固點(diǎn)-45℃。折射率1．5216(25℃)。閃點(diǎn)29．4℃。燃點(diǎn)637．8℃，折射率1．5246，粘度(20℃)0．799mPa·s，表面張力33．28×10-3N／m．溶解度參數(shù)δ＝9．5。溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等大多數(shù)有機(jī)溶劑，不溶于水。易燃，蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限1.3％-7．1％(vol)。溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑，不溶于水。常溫下不受空氣、潮氣及光的影響，長時(shí)間沸騰則脫氯。

2、蒸氣經(jīng)過紅熱管子脫去氫和氯化氫，生成二苯基化合物。有毒．在體內(nèi)有積累性，逐漸損害肝、腎和其他器官。對(duì)皮膚和粘膜有刺激性．對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉性，LD502910mg／kg，空氣中最高容許濃度50mg／m3。遇高溫、明火、氧化劑有燃燒爆炸的危險(xiǎn)。與氯酸銀反應(yīng)劇烈質(zhì)量指標(biāo)：氯苯純度不低于99.8%，塔頂餾出液中含氯苯不得高于2%，原料液中含氯苯45%。（以上均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）產(chǎn)品用途：作為有機(jī)合成的重要原料2.設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介（1）精餾方式：本設(shè)計(jì)采用連續(xù)精餾方式。原料液連續(xù)加入精餾塔中，并連續(xù)收集產(chǎn)物和排出殘液。其優(yōu)點(diǎn)是集成度高，可控性好，產(chǎn)品

3、質(zhì)量穩(wěn)定。由于所涉濃度范圍內(nèi)乙醇和水的揮發(fā)度相差較大，因而無須采用特殊精餾。（2）操作壓力：本設(shè)計(jì)選擇常壓，常壓操作對(duì)設(shè)備要求低，操作費(fèi)用低，適用于苯和氯苯這類非熱敏沸點(diǎn)在常溫（工業(yè)低溫段）物系分離。（3）塔板形式：F1型浮閥塔板，浮閥塔板的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、造價(jià)低;塔板開口率大，生產(chǎn)能力大；由于閥片可隨氣量的變化自由升降，故操作彈性大；因上升氣流水平吹入液層，氣液接觸時(shí)間較長，故塔板效率較高。（4）加料方式和加料熱狀態(tài)：設(shè)計(jì)采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。（5）由于蒸汽質(zhì)量不易保證，采用間接蒸汽加

4、熱。（6）再沸器，冷凝器等附屬設(shè)備的安排：塔底設(shè)置再沸器，塔頂蒸汽完全冷凝后再冷卻至泡點(diǎn)下一部分回流入塔，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)灌。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐。3工藝流程草圖及說明2345%氯苯原料儲(chǔ)存原料預(yù)熱精餾再沸99．8%氯苯儲(chǔ)存分配冷凝冷卻98%苯儲(chǔ)存冷卻首先，苯和氯苯的原料混合物進(jìn)入原料罐，在里面停留一定的時(shí)間之后，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(diǎn)溫度，然后，原料從進(jìn)料口進(jìn)入到精餾塔中。因?yàn)楸患訜岬脚蔹c(diǎn)，混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，這時(shí)候原料混合物就分開了，氣相混合

5、物在精餾塔中上升，而液相混合物在精餾塔中下降。氣相混合物上升到塔頂上方的冷凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點(diǎn)，其中的液態(tài)部分進(jìn)入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中，停留一定的時(shí)間然后進(jìn)入苯的儲(chǔ)罐，而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中，這個(gè)過程就叫做回流。液相混合物就從塔底一部分進(jìn)入到塔底產(chǎn)品冷卻器中，一部分進(jìn)入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點(diǎn)溫度重新回到精餾塔。塔里的混合物不斷重復(fù)前面所說的過程，而進(jìn)料口不斷有新鮮原料的加入。最終，完成苯與氯苯的分離。(二)精餾塔的物料衡算1.原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率苯的摩爾質(zhì)量MA=78.11氯苯的摩爾質(zhì)量M

6、B=112.562.原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量233.物料衡算氯苯產(chǎn)量總物料衡算苯物料衡算聯(lián)立解得（三）塔板數(shù)的確定1．理論塔板數(shù)的求取根據(jù)苯-氯苯的相平衡數(shù)據(jù)，利用泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方程求?、儆墒謨?cè)查得苯-氯苯的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)，列于下表苯-氯苯氣液平衡數(shù)據(jù)溫度/℃苯氯苯xyα807601481.0001.0009010252050.6770.9135.00010013502930.4420.7854.60811017604000.2650.6134.40012022505430.1270.3764.144130284071

7、90.0190.0723.950131.829007600.0000.000本題中，塔內(nèi)壓力接近常壓（實(shí)際上略高于常壓），而表中所給為常壓下的相平衡數(shù)據(jù)，因?yàn)椴僮鲏毫ζx常壓很小，所以其對(duì)平衡關(guān)系的影響完全可以忽略。②求最小回流比、操作回流比及最小理論塔板層數(shù)將1.表中數(shù)據(jù)作圖得曲線（如圖1）及曲線（如圖2）。在23圖上，因，查得，而，。故有：考慮到精餾段操作線離平衡線較近，故取實(shí)際操作的回流比為最小回流比的1.85倍，即：③求精餾塔氣、液相負(fù)荷L=RD=0.6585×56.25=37.04kmol/hV=(R+1)D=(0.65

8、85+1)×56.25=93.29kmol/hL’=L+F=37.04+87.10=124.14kmol/hV’=V=93.29kmol/h④求操作線方程精餾段操作線：提餾段操作線為過和兩點(diǎn)的直線。⑤圖解法求理論塔板數(shù)如圖1所示，求解結(jié)果為總理論板