甲苯-乙苯的精馏工艺设计
（一）、工艺设计
1、选择工艺流程和工艺条件（要求画出工艺流程） ①加料方式； ②加料状态；
③塔顶蒸汽冷凝方式； ④塔釜加热方式；
⑤塔顶塔底的出料状态；
⑥塔顶产品由塔顶产品冷却器冷却至常温。 2、精馏工艺计算
①物料衡算确定各物料流量和组成； ②经济核算确定适宜的回流比； ③精馏塔实际塔板数。 （二）、精馏塔设备设计
1、选择塔型和板型。采用板式塔，板型为筛板塔， 2、塔和塔板主要工艺结构的设计计算 3、塔内流体力学性能的设计计算； 4、绘制塔板负荷性能图。画出精馏段和提馏段某块的负荷性 能图
5、有关具体机械结构和塔体附件的选定。
接管规格、筒体与封头、除沫器、裙座、吊柱、人孔、塔 的顶部空间、塔的底部空间。 接管规格：（1）进料管（2）回流管（3）塔釜出料管（4）
塔顶蒸汽出料管（5）塔釜进气管（6）法兰
6、总塔高的计算：包括上、下封头、裙座高度、塔主体的 高度、塔的顶部空间、塔的底部空间 （三）、附属设备的设计与选型
1、换热器选型。对原料预热器、塔底再沸器、塔顶产品冷 却器等进行选型。
2、塔顶冷凝器设计选型。根据换热量，回流管内流速，冷 凝器高度，对塔顶进行选型设计。 （四）、设计结果汇总 （五）、工艺流程图及精馏塔工艺条件图 （六）、对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论
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甲苯-乙苯的精馏工艺设计
第二部分 精馏塔的设计
一、精馏塔的物料衡算
(一)、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 甲苯的摩尔质量MA=92.13 kg/kmol 乙苯的摩尔质量MB=106.16 kg/kmol xF?0.3/92.13?0.3306
0.3/92.13?0.7/106.160.99/92.13?0.9913 xD?0.99/92.13?0.01/106.16 xW?0.01/92.13?0.0115
0.01/92.13?0.99/106.16（二）、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
MF=0.3306×92.13＋(1－0.3306)×106.16=101.5217 ㎏/kmol MD=0.9913×92.13＋(1－0.9913)×106.16=92.2521 kg/kmol MW=0.0115×92.13＋(1－0.0115)×106.16=105.9987 kg/kmol （三）、物料衡算
对于甲苯-乙苯双组分的连续精馏塔，根据总物料衡算及甲苯的物料衡算可求得馏出液流率D及残液流率W。
27000?103/（300?24）?36.9379 kmol/h 进料流量F=
101.5217?F?D?W?D?W?36.9379 ? ? ?
Fx?Dx?Wx0.9913?D?0.0115W?36.9379?0.3306DW??F 联立解得D=12.0299 kmol/h , W=24.9080 kmol/h 二、塔板数的确定
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（一）、理论板层数NT的求取 表1
Antoine方程常数? 物质 甲苯 乙苯 A 6.07954 6.08208 B 1344.8 1424.255 C 219.482 213.06 温度范围℃ 6～137 26～163 表2 t/℃ oPA oPB 110.62 113 116 119 122 101.3089 108.3452 117.7550 127.7931 138.4878 48.0712 51.7611 56.7318 62.0770 67.8163 1.0000 1.0000 125 0.8755 0.9364 128 0.7303 0.8490 131 0.5969 0.7530 134 0.4738 0.6477 136.324 x y t/℃ oPA oPB 149.8675 161.9614 174.7988 188.4096 199.5043 73.9700 80.5590 87.6044 95.1280 101.2991 0.3601 0.5327 0.2548 0.4074 0.1571 0.2710 0.0662 0.1231 0.0000 0.0000 x y 1、甲苯、乙苯的温度-组成
甲苯-乙苯属理想物系，可采用图解法求理论板层数。 根据lgp0?A?B（A、B、C为Antoine方程常数由手册已查得t?Coo如表1）求得一系列温度下甲苯和乙苯的蒸气压PA、PB。
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PA0xP?PB0 再根据泡点方程x?00和露点方程y?得到各组t-x(y)
PPA?PB数据（如表2），绘出甲苯、乙苯的温度-组成图（如图1）及平衡曲 线（如图2）。
图 1
2、确定操作的回流比R
因q=1、xe=xf=0.3306在x～y图上查得ye=0.4996。故有： Rm?xD-ye0.9913?0.4996??2.90947 ye?xe0.4996?0.3306 而一般情况下R=(1.1～2)Rm ,考虑到精馏段操作线离平衡线较
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甲苯-乙苯的精馏工艺设计
近，故取实际操作的回流比为最小回流比的2倍。 即：R=2Rm=5.8189
图2
3、求操作线方程
精馏段操作线方程为：yn?1?Rxxn?D?0.8533xn?0.1454 R?1R?1 L=R×D=5.8189×12.0299=70.0008 kmol/h 提馏段操作线方程为ym?1?4、图解法求理论板层数
WxWL?qFxm-?1.3036xm-0.0027
L?qF-WL?qF-W10