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《化工原理課程設(shè)計-苯甲苯》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、化工原理課程設(shè)計設(shè)計題目：分離苯—甲苯混合液的浮閥精餾塔學(xué)生姓名：學(xué)號：班級：指導(dǎo)老師：寫作時間：分離苯—甲苯混合液的浮閥精餾塔1.設(shè)計任務(wù)及操作條件1.1工藝條件及數(shù)據(jù)（1）原料液為苯—甲苯混合液，苯含量為45%（質(zhì)量分率）。（2）塔頂苯含量不低于98%（質(zhì)量分率）。（3）塔底苯含量不高于2%（質(zhì)量分率）。（4）進(jìn)料溫度為35℃。（5）生產(chǎn)能力：年處理苯—甲苯混合液3.5萬噸（開工率330天/年）。（6）塔板類型：浮閥塔板。1.2操作條件（1）塔頂壓力4kPa（表壓）。（2）間接蒸汽加熱，加熱蒸汽壓力為2.5kgf/cm2（
2、表壓）。（3）冷卻水進(jìn)口溫度30℃，出口溫度50℃。（4）設(shè)備熱損失為加熱蒸汽供熱量的5％。1.3廠址廠址為濟(jì)南。2.設(shè)計方案本設(shè)計任務(wù)為分離苯-甲苯混合液。對于二元混合物系的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器后送至儲罐。該物系屬易分離物系，最小回流比小，合適的操作回流比為最小回流比的1.7至2倍之間。塔釜采用間接蒸氣加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。Error!Referencesourcenotfound.為精餾塔的工藝流程圖。圖1精餾塔工藝流程圖3.1
3、精餾塔的物料衡算（1）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù)苯的摩爾質(zhì)量為MA=78.11kg/kmol。甲苯的摩爾質(zhì)量為MB=92.13kg/kmol。原料液苯含量為45%，塔頂苯含量不低于98%，塔底苯含量不高于2%（均為質(zhì)量分率）。轉(zhuǎn)換成摩爾分率為xF==0.491xD==0.983xw==0.024（2）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量MF=0.491×78.11+（1-0.491）×92.13=85.25kg/kmolMD=0.983×78.11+（1-0.983）×92.13=78.35kg/kmolMW=0.024
4、×78.11+（1-0.024）×92.13=91.80kg/kmol（3）物料衡算年處理苯—甲苯混合液3.5萬噸（開工率330天/年）。計算得原料處理量F==51.84kmol/h由總物料衡算51.84=D+W輕組分苯的物料衡算51.84×0.491=0.983D+0.024W聯(lián)立解得：D=25.24kmol/hW=26.60kmol/h列出物料衡算表。表1物料衡算表進(jìn)料出料項目摩爾分?jǐn)?shù)流量（kmol/h）項目摩爾分?jǐn)?shù)流量（kmol/h）進(jìn)料F0.49151.84塔頂產(chǎn)品D0.98325.24塔底產(chǎn)品W0.02426.60合
5、計51.84合計51.843.2求取精餾塔的理論塔板數(shù)苯—甲苯體系為理想物系，故可以使用圖解法計算理論塔板數(shù)，具體求解過程如下。表2給出常壓（101.33kPa）下苯—甲苯二元物系的汽—液平衡組成。表2苯—甲苯二元物系的汽—液平衡組成苯摩爾分?jǐn)?shù)溫度(℃)苯摩爾分?jǐn)?shù)溫度(℃)液相x氣相y液相x氣相y0.0000.000110.60.5920.78989.40.0880.212106.10.7000.85386.80.2000.370102.20.8030.91484.40.3000.50098.60.9030.95782.30.
6、3970.61895.20.9500.97981.20.4890.71092.11.0001.00080.2①查得苯-甲苯物系的氣液平衡數(shù)據(jù)，繪出x-y圖，見圖2。②求解進(jìn)料熱狀況參數(shù)q。由設(shè)計任務(wù)可知，進(jìn)料溫度為TF=35℃。由氣液平衡數(shù)據(jù)可查得進(jìn)料組成xF=0.491的苯—甲苯溶液的泡點(diǎn)Ts=92.1℃。平均溫度為t===63.55℃。表3表4為苯和甲苯的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。表3苯-甲苯的摩爾熱容溫度℃050100150苯(kJ/kmol/K)72.789.7104.8118.1甲苯(kJ/kmol/K)93.3113.3131
7、146.6表4苯-甲苯的汽化潛熱溫度℃20406080100120苯(kJ/kg)431.1420407.7394.1379.3363.2甲苯(kJ/kg)412.7402.1391379.4367.1354.2利用插值法，使用公式（M為所要求的物理量）求苯的摩爾熱容CmA：得CmA=93.8kJ/(kmol·K)同理可得甲苯的摩爾熱容CmB=124.6kJ/(kmol·K)苯的汽化潛熱rA=392.8kJ/kg=392.8×78.11=30679kJ/kmol甲苯的汽化潛熱rB=378.3kJ/kg=378.3×92.13=
8、34852kJ/kmol加料液的平均摩爾熱容Cm,p=CmAxA+CmBxB=99.3×0.301+124.6×(1-0.301)=117.0kJ/(kmol·K)加料液的平均摩爾汽化熱r=rAxA+rBxB=30679×0.301+34852×(1-0.301)=33596
