?苯kg/m3 ?氯苯kg/m3 817 1039 805 1028 793 1018 782 1008 770 997 757 985 纯组分在任何温度下的密度可由下式计算
苯 ρA?912?1.187t 氯苯 ρB?1127?1.111t
表5 苯－氯苯液体粘度μ
温度(℃) 苯（mPa.s） 氯苯（mPa.s）
表6 苯-氯苯温度表面张力关系表
温度℃ 氯苯表面张力mN/m 苯表面张力mN/m
31.60 28.80 26.25 23.74 21.27 18.85 16.49 14.17 0 32.8 20 30.49 40 28.21 60 25.96 80 23.75 100 21.57 120 19.42 140 17.32 60 0.381 0.515 80 0.308 0.428 100 0.255 0.363 120 0.215 0.313 140 0.184 0.274 二、产品与设计方案简介
1.产品性质、质量指标
产品性质：有杏仁味的无色透明、易挥发液体。密度1．105g/cm3。沸点131．6℃。凝固点-45℃。折射率1．5216(25℃)。闪点29．4℃。燃点637．8℃，折射率1．5246，粘度(20℃)0．799mPa·s，表面张力33．28×10-3N／m．溶解度参数δ＝9．5。溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等大多数有机溶剂，不溶于水。易燃，蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限1. 3％-7．1％(vol)。溶于大多数有机溶剂，不溶于水。常温下不受空气、潮气及光的影响，长时间沸腾则脱氯。蒸气经过红热管子脱去氢和氯化氢，生成二苯基化合物。有毒．在体内有积累性，逐渐损害肝、肾和其他器官。对皮肤和粘膜有刺激性．对神经系统有麻醉性，LD502910mg／kg，空气中最高容许浓度50mg／m3。遇高温、明火、氧化剂有燃烧爆炸的危险。
- 3 -
质量指标：氯苯纯度不低于99.8%，塔顶产品苯纯度不低于98%，原料液中苯38%。（以上均为质量分数）
2.设计方案简介
2.1精馏方式：
本设计采用连续精馏方式。原料液连续加入精馏塔中，并连续收集产物和排出残液。其优点是集成度高，可控性好，产品质量稳定。 2.2操作压力：
本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于苯和氯苯这类非热敏沸点在常温（工业低温段）物系分离。 2.3塔板形式：
根据生产要求，选择结构简单，易于加工，造价低廉的筛板塔，筛板塔处理能力大，塔板效率高，压降教低，在苯和氯苯这种黏度不大的分离工艺中有很好表现。
2.4加料方式和加料热状态：
设计采用泡点进料，将原料通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。 2.5由于蒸汽质量不易保证，采用间接蒸汽加热。 2.6再沸器，冷凝器等附属设备的安排：
塔底设置再沸器，塔顶蒸汽完全冷凝后再冷却至泡点下一部分回流入塔，其余部分经产品冷却器冷却后送至储灌。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
三、工艺计算及主体设备设计
1.精馏塔的物料衡算
1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
苯的摩尔质量 MA=78.11 kg/kmol 氯苯的摩尔质量 MB=112.56 kg/kmol
0.62/78.11xF??0.702
0.62/78.11?0.38/112.560.98/78.11xD??0.986
0.98/78.11?0.2/112.560.002/78.11xW??0.002880.002/78.11?0.998/112.561.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
MF?78.11?0.702??1?0.702??112.56?88.376kg/kmol MD?78.11?0.986??1?0.986??112.56?78.592kg/kmol
- 4 -
??112.56?112.46kg/kmol MW?78.11?0.00288??1?0.002881.3物料衡算
2.4?1000W??21.34Kmol/h，
112.46全塔物料衡算：
F?D?W0.702F?0.986D?0.00288W ?
F?73.87kmol/hD?52.53kmol/h W?21.34kmol/h2.塔板数的确定
2.1理论塔板层数NT的确定
苯-氯苯物系属于理想物系，可采用梯级图解法求取NT，步骤如下： 1）由手册查得苯-氯苯的气液平衡数据，绘出t?x~y图；
表7 苯-氯苯物系气液平衡数据
T/oC opA/kPa opB/kPa 80 90 100 110 120 130 131.8 101.33 136.66 179.99 234.60 299.99 378.65 386.65 19.73 1.000 27.33 0.677 39.07 0.442 53.33 0.265 72.40 0.127 95.86 0.019 101.33 0.000 op?pB x?oopA?pBopAy?x p1.000 0.913 0.785 0.613 0.376 0.072 0.000
- 5 -
图1（常压下t-x~y曲线图）
2）求最小回流比及操作回流比。
在x~y图上，因q?1，查得yq?0.924，而xq?xF?0.702，xD?0.986。故有：
Rmin?xD?yqyq?xq?0.986?0.924?0.2793
0.924?0.702R?1.8Rmin?1.8?0.2793?0.50374
3）求精馏塔的气液相负荷
L=RD=0.50374?52.53=26.46kmol/h； V=(R+1)D=(0.50374+1)?52.53=78.99kmol/h； L’=L+F=100.33Kmol/h V’=V=78.99 Kmol/h 4）求操作线方程 精馏段操作线：y?Rxx?D?0.335x?0.656 R?1R?1?和?0.702,0.891?两点的直线。 ,0.00288提馏段操作线为过?0.00288
y'?L'WX'?Xw?1.270X'?0.00078V'V'
- 6 -
5）图解法求理论板层数
图2（苯-氯苯物系精馏分离理论塔板数的图解）
总理论板层数 NT=10（包括再沸器） 进料板位置 NF=4
3.实际塔板数Np
3.1全塔效率 公式
ET?0.49(??)?0.245
L1??D??1??D??进料状况为泡点液体，则Rmin???
??1??1??F?F?把Rmin=0.2793 ?D?0.986 ?F?0.702 代入上式中，得??5.16
塔的平均温度为0.5(80+131.8)=106℃（取塔顶底的算术平均值），在此平均温度下查化工原理附录11得：
?A?0.24mPa?s?B?0.34mPa?s
?L??AxF??B(1?xF)?0.24?0.382+0.34?(1?0.382)?0.302
由此可知 ET=0.49×(5.16×0.302)-0.245=0.440
- 7 -