20000吨/年苯-甲苯筛板式精馏塔设计
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三、精馏塔的物料衡算
1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 苯的摩尔质量 MA=78.11Kg/mol 甲苯的摩尔质量 MB=92.14Kg/mol XF=
0.50/78.11=0.54
0.50/78.11?0.50/92.140.99/78.11XD==0.99
0.99/78.11?0.01/92.140.02/78.11XW==0.024
0.02/78.11?0.98/92.142.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
MF=0.54?78.11+(1-0.54)?92.14=84.56Kg/mol
MD=0.99?78.11+(1-0.99)?92.14=78.25Kg/mol
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MW=0.024?78.11+(1-0.024)?92.14=91.79Kg/mol
3.物料衡算原料处理量 F=
2778=32.85Kmol/h 84.56 总物料衡算 32.85=D+W
苯物料衡算 32.85?0.54=0.99?D+0.024?W 联立解得 D=17.49Kmol/h，W=15.35Kmol/h
三、塔板数的确定 1.理论板层数NT的求取
苯-甲苯属理论物系，可采用图解法求理论板层数。
①由手册查得苯-甲苯物系的气液平衡数据，绘出x-y图 见附图5
或用逐板计算法 见草稿
附图7 苯和甲苯的气液平衡相图
x y 0 0 0.058 0.155 0.256 0.376 0.508 0.659 0.83 0.128 0.304 0.453 0.596 0.72 1 0.83 0.943 1 ②求最小回流比及操作回流比 采用作图法求最小回流比。在图中对角线上，自点e（0.42，0.42）做垂线，ef即为
进料线（q线），该线与平衡线的交点坐标为：
yq=0.0.745 xq=0.99
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故最小回流比为：Rmin=
xd?yqyq?xq?0.99?0.745?1.2
0.745?0.54 取操作回流比为：R?2Rmin?2?1.2?2.4
③求精馏塔的气、液相负荷
L?R?D?2.4?17.49?41.976Kmol/h V?(R?1)?D?(2.4?1)?17.49?59.466Kmol/h L?L?F?41.976?32.85?74.826Kmol/h
V?V?59.466Kmol/h
④求操作线方程
精馏段操作线方程 y?''LD41.97617.49x?x0?x??0.99?0.706x?0.29 VV59.46659.466
⑤图解法求理论板层数
采用图解法求理论板层数，求解结果为：
总理论板层数NT?13包括再沸器，进料板位置NF?7
2.实际板层数的求取
精馏段实际板层数：N精???7?13.73?14 0.515 提馏段实际板层数：N提??9.80?10
0.51四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算
以精馏段为例进行计算。
1.操作压力计算
塔顶操作压力 pD?101.3?14?0.7?111.1kPa
每层塔板压降 ?p?0.7kPa 进料板压力 pF?101.3kPa
精馏段平均压力 pm?(101.3?111.1)/2?106.2kPa
2.操作温度计算
依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中苯、甲苯的饱和蒸汽压由
安托尼方程计算，计算过程略。计算结果如下:
塔顶温度TD?80.21?C 进料板温度TF?90.11?C
3.平均摩尔质量计算
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⑴塔顶摩尔质量计算：由xD?y1?0.9961,查平均曲线，得x1?0.99 MVDm?0.9961?78.11?(1?0.9961)?92.13?78.16kg/kmol MLDm?0.99?78.11?(1?0.99)?92.13?78.25kg/kmol
⑵进料板平均摩尔质量计算 由图解理论板，得 xF?0.75 查平衡曲线，得 xF?0.54
MVFm?0.75?78.11?（1?0.75）?92.13?60.86kg/kmol MLFm?0.54?78.11?(1?0.54)?92.13?84.56kg/kmol
⑶提馏段平均摩尔质量
MVm?(78.16?60.86)/2?69.51kg/kmol MLm?(78.25?84.56)/2?81.405kg/kmol
4.平均密度计算
⑴气相平均密度计算
由理想气体状态方程计算，即
?Vm?'pm?MVm106.2?69.51??2.478kg/m3
RTm8.314?(81.56?273.15)⑵液相平均密度计算 液相平均密度依下式计算：
1?Lm??ai/?i
①塔顶液相平均密度计算：
33 由TD?82.1?C，查手册得 ?A?812.7kg/m，?B?807.9kg/m
?LDm?1?813.0kg/m3
0.9961/812.7?0.0039/807.933 ②进料板液相平均密度计算
由TF?90.11?C，查手册得 ?A?793.1kg/m，?B?790.8kg/m
进料板液相的质量分数计算
aA??LFm0.395?78.11?0.3560.395?78.11?0.605?92.13
13??791.6kg/m0.356/793.1?0.644/790.89