甲苯-乙苯的精馏工艺设计
精馏段操作线为经过点a(0.9913,0.9913)、c(0,0.1454)的直线，与q线交与点d,而提留段操作线为经过点d、b(0.0115,0.0115)两点的直线。在x-y图中绘出精馏段操作线、提留段操作线、q线，并绘出梯级（如图2）。
图解得总理论塔板数NT=19.1119－1=18.1119块（不含再沸器）。其中精馏段NT1=9块，提馏段NT2=9.1119块，第10块为加料板位置。 （二）、实际塔板数Np的求取
精馏段：Np1=NT1/0.6=15，取Np1=15块； 提留段：NP2=NT2/0.6=15.1865；取Np2=16块； 总塔板数：NP=Np1+Np2=31块。
三、塔的操作工艺条件及相关物性数据的计算 （一）、操作压力计算
塔顶操作压力 ：PD＝101.3＋4= 105.3 kPa 每层塔板压降 ：取△P＝0.7 kPa
进料板压力 ：PF＝105.3＋0.7×15＝115.8 kPa 塔底操作压力 ：PW＝115.8＋0.7×16＝127 kPa 精馏段平均压力：Pm1＝（105.3＋115.8）/2＝110.55 kPa 提馏段平均压力：Pm2＝（115.8＋127）/2＝121.4 kPa （二）、操作温度计算
查温度-组成图可得相应温度如下： 塔顶温度 ：TD＝110.783 ℃ 进料板温度 ：TF＝125.817 ℃
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甲苯-乙苯的精馏工艺设计
塔底温度 ：TW＝136.983 ℃
精馏段平均温度 ：Tm1＝（110.783＋125.817）/2 = 118.301 ℃ 提馏段平均温度 ：Tm2＝（125.817＋136.983）/2 = 131.40 ℃ （三）、平均摩尔质量计算 1、塔顶平均摩尔质量计算
由y1=xD=0.9913,查平衡曲线得x1=0.9825
MVDm?0.9913?92.13?(1?0.9913)?106.16?92.2521 kg/kmol MLDm?0.9825?92.13?(1?0.9825)?106.16?92.3755 kg/kmol 2、进料板平均摩尔质量计算
由 xF＝0.3306，查平衡曲线得yF＝0.4996
MVFm?0.4996?92.13?（1?0.4996）?106.16?99.1506 kg/kmol MLFm?0.3306?92.13?（1?0.3306）?106.16?101.5217 kg/kmol 3、塔底平均摩尔质量计算
由 xW＝0.0115，查平衡曲线得yW＝0.01151
MVWm?0.01151?92.13??1?0.01151??106.16?105.9985 kg/kmol MLWm?0.0115?92.13??1?0.0115??106.16?105.9987 kg/kmol 4、精馏段平均摩尔质量
MVm1?（92.2521?99.1506）/2?95.7014 kg/kmol MLm1?（92.3755?101.5217）/2?96.9486 kg/kmol 5、提馏段平均摩尔质量
MVm2?（99.1506?105.9985）/2?102.57455 kg/kmol MLm2?（101.5217?105.9987）/2?103.7602 kg/kmol
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甲苯-乙苯的精馏工艺设计
（四）、平均密度计算 1、气相平均密度计算 由理想气体状态方程计算，即 ?Vm1? ?Vm2?Pm1MVm1110.55?95.7014??3.2508 kg/m3 RTm18.314?（118.301?273.15）Pm2MVm2121.4?102.57455??3.7023 kg/m3 RTm28.314?（131.4?273.15） 2、液相平均密度计算
由于已查得液相甲苯、乙苯在某些温度下的密度（如表3），将其以T为x轴、ρ为y轴分别绘制出甲苯、乙苯的温度-密度曲线图（如图3）。故甲苯、乙苯纯组分在本设计所涉及的温度范围内的密度可用下式求得： 甲苯ρA=-1.0245T＋892.00 ，
乙苯 ρB=-0.9521T＋889.84
而液相平均密度用
1?m?aA?A?aB?B计算（ 式中a表示质量分数）。
表3
液相甲苯、乙苯在某些温度下的密度? 温度 T/℃ ρ kg/m3 甲 苯 乙 苯 60 70 80 810 90 800.2 100 790.3 795.2 150 737.8 746.6 829.3 819.7 831.8 822.8 813.6 804.5 110 780.3 120 770 130 140 温度 T/℃ ρ kg/m3 甲 苯 乙 苯 759.5 748.8 785.8 776.2 766.6 756.7
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甲苯-乙苯的精馏工艺设计
图3
①、塔顶液相平均密度的计算 由TD＝110.783℃ 得：
ρDA=-1.0245×110.783＋892.00=778.5028 kg/m3 ρDB=-0.9521×110.783＋889.84=784.3635 kg/m3
1aDA3??Dm??aDB?0.99778.5028?0.01784.3635 ? ?Dm?778.561kg/m
DA?DB ②、进料板液相平均密度的计算 由TF＝125.817℃ 得：
ρFA=-1.0245×125.817＋892.00=763.1005 kg/m3 ρ3FB=-0.9521×125.817＋889.84=770.0496 kg/m 进料板液相的质量分率
1??aFAFm??aFBFA??0.3763.1005?0.7770.0496 ? ?Fm?767.9516 kg/m3
FB ③、塔底液相平均密度的计算 由TW＝136.983 ℃ 得：
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甲苯-乙苯的精馏工艺设计
ρWA=-1.0245×136.983＋892.00=751.6609 kg/m3 ρWB=-0.9521×136.983＋889.84=759.4184 kg/m3
1?Wm?aWA?WA?aWB?WB?0.010.99? ? ?Wm?759.34 kg/m3
751.6609759.4184 ④、精馏段液相平均密度 ρ
Lm1
=(ρDm＋ρFm)/2=（778.561＋767.9516）=773.2563 kg/m3
⑤、精馏段液相平均密度 ρ
Lm2
=(ρFm＋ρ
FWm
)/2=（767.9516＋759.34）=763.6458 kg/m3
（五）、液体平均表面张力计算
由于已查得液相甲苯、乙苯在某些温度下的表面张力（如表4），将其以T为x轴、σ为y轴分别绘制出甲苯、乙苯的温度-表面张力曲线图（如图4）。故甲苯、乙苯纯组分在本设计所涉及的温度范围内的表面张力可用下式求得： 甲苯 σA=-0.1053T＋30.095
乙苯 σB=-0.1016T＋31.046 而液相平均表面张力用?Lm??xi?i计算
i?1n 表4
甲苯、乙苯在某些温度下的表面张力（σ）? 温度 T℃ 表面张力(mN/m) 60 70 80 90 100 19.49 20.85 150 14.19 甲苯 23.94 22.81 21.69 20.59 乙苯 25.01 23.96 22.92 21.88 110 120 130 140 温度 T℃ 表面张力 甲苯 18.41 17.34 16.27 15.23
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