内容发布更新时间 : 2024/5/21 0:13:26星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

设计任务书

题目：苯-甲苯混合液筛板精馏塔设计 原始数据： 年处理量：35000

进料组成：45%（苯质量分数） 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 = 1.3 。 设计内容：

1. 确定全套精馏装置的流程，绘出工艺流程示意图； 2. 精馏塔的工艺计算与结构设计：

1） 物料衡算确定理论板数和实际板数；（可采用计算机编程） 2） 按精馏段首、末板计算塔径并圆整； 3） 确定塔板和降液管结构；

4） 按精馏段的首、末板进行流体力学校核； 5）绘制精馏段塔板的负荷性能图； 6）进行全塔优化，要求操作弹性大于2。 3. 计算塔高；

4. 估算冷却水用量和冷凝器的换热面积、选出冷凝器型号；估算塔顶回流泵流量、扬程，初选泵型号。

5. 绘制精馏塔装配图、塔板结构布置图； 6. 设计结果概要或塔设计计算结果汇总； 7. 设计小结和参考文献。

1

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 沸点/℃ 临界温度临界压力tc/℃ 苯 甲苯 C6H6 C7H8 78.11 92.13 80.1 110.6 288.5 318.57 pc/kPa 6833.4 4107.7 表2 气液相平衡数据

苯-甲苯溶液，p=101.3kPa , （p82，表3-21数据更多些） 沸点/℃ x%（液相中苯的摩尔分y%（液相中苯的摩尔分数） 110.4 108.0 106.0 104.0 102 100 98 96 94 92 90 88 86 84 82 81 80.2 0.0 6.0 10.8 15.8 21.0 26.4 32.2 38.3 44.6 51.3 58.4 66.0 73.8 82.4 91.5 96.3 100.0 数） 0.0 13.8 23.2 31.9 39.9 47.3 54.3 60.8 66.8 72.5 77.8 82.9 87.6 92.1 96.4 98.5 100.0 1.饱和蒸汽压：苯和甲苯的饱和蒸汽压可由Antoine方程式求算。 Logp0=A-B/(t+C)

2

式中 t——物系温度，℃ P0——饱和蒸汽压，kPa； 表3 A、B、C——Antoine常数。

组分 苯 甲苯 A 6.023 6.078 B 1206.35 1343.94 C 220.24 219.58 表4 苯和甲苯的液相密度ρ（kg/m3）

温度/℃ ρ 苯 甲苯 80 815 800 90 803.9 800.2 100 792.5 790.3 110 780.3 780.3 120 768.9 770.0 表5 液体表面张力σ（mN/m）

温度/℃ σ 苯 甲苯 80 21.27 21.69 90 20.06 20.59 100 18.85 19.94 110 17.66 18.41 120 16.49 17.31 表6 液体粘度μ（mPa*s）

温度/℃ μ 苯 甲苯 80 0.308 0.311 90 0.279 0.286 100 0.255 0.264 110 0.233 0.254 120 0.215 0.228 表7 液体汽化热r（kJ/kg）

温度/℃ r 苯 甲苯 80 394.1 379.9 90 386.9 373.8 100 379.3 367.6 110 371.5 361.2 120 363.2 354.6 表8 液体热容Cp（kJ/kg·K）

Cp=A+BT+CT2+DT3，式中T——物系温度，K；A、B、C、D——常数。

组分 Cp

3

A 苯 1.3836 2.0671 B C D 0 -0.000416 5.428*10-6 甲苯 -0.008148 3.226*10-5 3.0126*10-9