苯-甲苯分離精餾塔工藝計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u2412苯-甲苯分離精餾塔工藝計算案例 1240201.1物料衡算 1130561.1.1已知數(shù)據(jù)處理 1142051.2.1操作溫度 3277641.2.3相對揮發(fā)度 5232881.2.4粘度 5105311.2.5表面張力 6275601.3塔板數(shù)的確定 7282811.3.1理論塔板數(shù)NT 7211451.3.2實際塔板數(shù)NP 9157281.3.3操作壓強(qiáng) 10246891.3.4精餾段氣液相體積流量 1044271.3.5提餾段氣液相體積流量 101.1物料衡算1.1.1已知數(shù)據(jù)處理任務(wù)書已知：原料液含苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：35.0%；塔頂餾出液苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：97.5%；塔底餾出液苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：1.0%；查資料得：苯的摩爾質(zhì)量：MA=78.11kg/kmol甲苯的摩爾質(zhì)量：MB=92.13kg/kmol根據(jù)以上已知條件計算，原料液含苯的摩爾分?jǐn)?shù)：xF=塔頂餾出液含苯的摩爾分?jǐn)?shù)：xD=ω塔底餾出液含苯的摩爾分?jǐn)?shù)：xW=1.1.2平均摩爾質(zhì)量計算原料液平均摩爾質(zhì)量：MF=塔頂餾出液平均摩爾質(zhì)量：MD=塔底餾出液平均摩爾質(zhì)量：MW=1.1.3物料衡算設(shè)計要求：原料液處理量為3500kg/h由1.2知：原料液平均摩爾質(zhì)量MF得：原料液處理量為40.38kmol/h總物料衡算：F=D+W苯的物料衡算：FxF=DxD+WxW將數(shù)據(jù)代入得以下兩式：40.38=D+W40.38×0.3884=0.9787D+0.0118W計算結(jié)果為：D=15.72kmolh1.2有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算1.2.1操作溫度利用插值法1.tF，計算過程如下92.69?94.0945?40=2.tD，計算過程如下80.66?81.1197?95=1.tW，計算過程如下108.79?109.913?14.精餾段平均溫度t1，計算過程如下t1=5.提餾段平均溫度t2，計算過程如下t2=1.2.2密度計算1.精餾段（t1=87.44℃），求該溫度下氣液相組成液相組成x氣相組成y1已知相組成，求氣液相平均摩爾質(zhì)量ML1=MV1=2.提餾段（t2=102.11℃），求該溫度下氣液相組成液相組成x2氣相組成y2已知相組成，求氣液相平均摩爾質(zhì)量ML2MV2=1.插值法求物料密度查資料得不同溫度下苯和甲苯的密度：ρ80℃，苯=815kg/m3，ρ80℃，甲苯=810kg/m3，ρ90℃，苯=801.9kg/m3，ρ90℃，甲苯=800.2kg/m3ρ100℃，苯=792.5kg/m3，ρ100℃，甲苯=790.3kg/m3ρ110℃，苯=780.3kg/m3，ρ110℃，甲苯=780.3kg/m3當(dāng)t1=87.44℃時，選取80℃與90℃時的密度做內(nèi)插法由90?80803.9?815由90?80800.2?810當(dāng)t2=102.11℃時，選取100℃與110℃時的密度做內(nèi)插法由110?100780.3?792.5由110?100780.3?790.3根據(jù)（3-22）與（3-23），求ρL1ρL1=其中，aA1aA1=求得式(3-26)中各未知數(shù)結(jié)果，則ρL1=根據(jù)（3-24）與（3-25），求ρL2（提餾段液相密度）：ρL2=其中，aA2aA2=求得式(3-29)中各未知數(shù)結(jié)果，則ρL2=1.2.3相對揮發(fā)度根據(jù)揮發(fā)度計算公式及1.2.2所求精餾段氣液相組成求取精餾段相對揮發(fā)度：α1=根據(jù)揮發(fā)度計算公式及1.2.2所求精餾段氣液相組成求取提餾段相對揮發(fā)度：α2=根據(jù)（3-32）與（3-33）所求結(jié)果，計算出全塔揮發(fā)度：α=α11.2.4粘度查資料得不同溫度下苯和甲苯的粘度：μ80℃，苯=0.308MPa·s，μ80℃，甲苯=0.311MPa·sμ90℃，苯=0.279MPa·s，μ90℃，甲苯=0.286MPa·sμ100℃，苯=0.255MPa·s，μ100℃，甲苯=0.264MPa·sμ110℃，苯=0.233MPa·s，μ110℃，甲苯=0.254MPa·s當(dāng)t1=87.44℃時，選取80℃與90℃下苯與甲苯的粘度，做內(nèi)插法求87.44℃下粘度由87.44-80由87.44-80μ當(dāng)t2=102.11℃時，選取100℃與110℃下苯與甲苯的粘度，做內(nèi)插法求102.11℃下粘度由102.11-100由102.11-100根據(jù)（3-35）與（3-36）計算結(jié)果，求得精餾段粘度μ1（精餾段）=μA1×X1+μB1×(1-X1)=0.286×06586+0.292×(1-0.6586)=0.29MPa·s（3-39）根據(jù)（3-37）與（3-38）計算結(jié)果，求得提餾段粘度μ2（提餾段）=μA2×X2+μB2×(1-X2)=0.250×0.1667+0.262×(1-0.1667)=0.26MPa·s（3-40）1.2.5表面張力查資料得不同溫度下苯和甲苯的表面張力：σ80℃，苯=21.27mN/m，σ80℃，甲苯=21.69mN/mσ90℃，苯=20.06mN/m，σ90℃，甲苯=20.59mN/mσ100℃，苯=18.85mN/m，σ100℃，甲苯=19.94mN/mσ110℃，苯=17.66mN/m，σ110℃，甲苯=18.41mN/m選取80℃與90℃的表面張力數(shù)據(jù)，計算塔頂表面張力（tD由90?8020.06?21.27由90?8020.59?21.69計算出σDA與σDB后，代入σDm=選取100℃與110℃的表面張力數(shù)據(jù)，計算塔底表面張力（tW由110?10017.66?18.85由110?10018.41?19.94計算出σWA與σWB后，代入σWm=選取100℃與90℃的表面張力數(shù)據(jù)，計算進(jìn)料板表面張力（tF由100?9018.85?20.06由100?9019.94?20.59計算出σFA與σFB后，代入σFm=根據(jù)（3-43）與（3-49）計算結(jié)果，得出精餾段表面張力：σLm=根據(jù)（3-46）與（3-49）計算結(jié)果，得出提餾段表面張力：σVm=1.3塔板數(shù)的確定1.3.1理論塔板數(shù)NT1.確定回流比這次采用的是泡點進(jìn)料（q=1），根據(jù)以下公式：y=qq?1y=ax1+其中xq=xF=0.3884，a=2.45，結(jié)合（3-52）與（3-53）可推得：yq=將已知數(shù)據(jù)代入最小回流比公式計算：Rmin=取操作回流比為1.5倍最小回流比：R=1.5×1.676=2.514（3-56）2.物料衡算已知：D=15.72kmol/h，W=24.66kmol/h，將已求得的數(shù)據(jù)代入精餾塔的物料衡算關(guān)系式：L=R×D=2.514×15.72=39.52kmol/hV=R+1×D=L’=L+qF=39.52+1×40.38=79.9kmol/hV’=V+q-1F=55.24+1.操作線方程將已知數(shù)據(jù)代入精餾段操作線方程：yn+1=將已知數(shù)據(jù)代入提餾段操作線方程：ym+1=由相平衡方程變形可得：x=yα-采用逐板計算法，精餾段計算過程如下：yyyy5=yx8<xF,則進(jìn)料板為第8塊板提餾段計算過程如下：yyyyyyyyx17<xW,則理論總板數(shù)NT=171.3.2實際塔板數(shù)NP已知：α已知：μ將以上數(shù)據(jù)代入板效率計算公式，可得精餾段板效率：ET1=0.49將以上數(shù)據(jù)代入板效率計算公式，可得提餾段板效率：ET2=0.49全塔的實際塔板數(shù)由精餾段與提餾段實際塔板數(shù)相加：NP=已知理論塔板數(shù)與實際塔板數(shù)，可求全塔效率：ET=NP1=14,全塔共30塊板，進(jìn)料板為第15塊板1.3.3操作壓強(qiáng)由任務(wù)書提供：塔頂壓力為1.5kPa（表壓），即PD=104.8kPa單板壓降小于0.7kPa，取△p=0.6kPa，則進(jìn)料板（第15塊）壓強(qiáng)為：pF=根據(jù)進(jìn)料板壓強(qiáng)，可求得塔底壓強(qiáng)：pW=由以上數(shù)據(jù)可以求得精餾段和提餾段平均壓強(qiáng)：pM=pM'1.3.4精餾段氣液相體積流量1.根據(jù)所求數(shù)據(jù)，處理得