陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 16
则 ?顶??甲苯XD??乙苯(1?XD) (2-64)
?32992.7357?0.9651?38745.1065?(1?0.9651)
?33193.4934KJ/kmol
?底=?甲苯XW??乙苯(1?XW) (2-65) =31616.735?0.0230?35907.8875?(1?0.0230)
?35809.1910KJ/kmol
（2）对精馏段（塔顶冷凝器）
Q?V???W水?C?pC(t2?t1) 冷却水的消耗量为 W?顶水?V?C?p?27.7961?33193.4934?22104.6876KJ/Kmol (2-19)
C?(t2?t1)4.174?(40?30)（3） 对提馏段（再沸器）
?2258.4KJ/kg加?1/18kmol/kg?40651.2KJ/kmol
Q??V?????QL?V加??加 VV'??'?V??'???加=?=V??加? 加 VV??底27.7961?35809.1910加?0.95?0.95?40651.2?25.7740 加（4）热蒸汽消耗量
Q?V加??加?25.7740?40651.2?1047743.0040KJ/kmol （5）再沸器（选用卧式D型管换热器）
蒸汽选择146℃的水蒸气，K?3610KJ/(m3?h)
?tm??t1??t2?146?136?10℃
A?Q?1047743.0040?29.0234m3k?t m3610?10选用型号BIU400?1.6?37?225?4Ⅱ (2-18)
(2-21)
(2-22)
(2-20)
年产1万吨甲苯的精馏装置设计 17
2.5 塔的工艺条件及有关物性数据的计算
2.5.1操作压力的计算
操作压力：常压 101.33kpa 单板压降： ?0.7kpa
进料板压力：
PF?101.33?0.7?9?1??1O8.3312kpa （2-23）
.33?0.729?121.63kpa （2-24）W?101 塔釜压力：P
故 精馏段平均操作压力为：
Pm?101.33?108.3312?104.83kpa
2 提留段平均操作压力为： Pm?2.5.2操作温度计算
前面已用泡点温度通过内插法计算出泡点温度， 进料板温度 TF?117.8082℃ 塔顶温度 TD?114℃ 塔底温度 TW?135.7174℃
TD?TF114?117.8082??115.9041℃ 22T?TF135.7174?117.8082??126.7628℃ 提馏段平均温度：Tm?W22101.33?121.63?111.48kpa
2故 精馏段平均温度：Tm?2.5.3 平均摩尔质量计算
（1）塔顶摩尔质量计算
由逐板计算理论塔板数得 xD?y1?0.9651 x1?0.9318
则 MVDM?0.9651?93.14??1?0.9651??106.17?92.6296kg/kmol MLDM?0.9318?92.14??1?0.9318??106.17?93.0968kg/kmol
陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 18
（2）进料板平均摩尔质量的计算
由yF?0.9139 xF?0.8400
则 MVFM?0.9139?92.14??1?0.9139??106.17?93.3480kg/kmol MLFM?0.8400?92.14??1?0.8400??106.17?93.3480kg/kmol
（3）塔底平均摩尔质量计算
由xW?0.0230 yW?0.0455
MVWM?0.0455?92.13??1?0.0455??106.17?105.5316 kg/kmolMLWM?0.0230?92.13??1?0.0230??106.17?105.8473 kg/kmol 提馏段进料板平均摩尔质量与精馏段进料板平均摩尔质量相同 故 精馏段平均摩尔质量
MVM?(MVDM?MVFM)/2???92.6296?93.3480?/2?92.9888 kg/kmol MLM?(MLDM?MLFM)/2??93.0968?94.3848?/2?93.7408kg/kmol
提馏段平均摩尔质量
MVM?(MVWM?MVFM)/2??93.3480?105.5316?/2?99.4398kg/kmol MLM?(MLWM?MLFM)/2??94.3848?105.8473?/2?100.1161kg/kmol
2.5.4平均密度计算
(1)气相平均密度计算
?vm? 由理想气体状态方程 故 精馏段
Pm?MVMR?Tm计算 （2-25）
PmMvm103.7250?92.9888??2.9831Kg/m3 RTm8.314?(273?115.9041)PmMvm115.5250?99.4398??3.4564Kg/m3 RTm8.314?(273?126.7628)?vm? 提馏段
?vm?(2)液相平均密度计算
液相平均密度用式
1/?Lm??ai/?i计算 （2-26）
3 ?乙苯?-0.92517T?889.84(Kg/m) ?甲苯?-1.02457T+892.00（Kg/m3）
1?m?a甲苯?甲苯?a乙苯?乙苯?a表示质量分数?
年产1万吨甲苯的精馏装置设计 19
塔顶液相平均密度的计算，TD?114℃得
?D甲苯??1.0245?114?892.00?775.2070kg/m3
?D乙苯=-0.9521?114+889.84=781.3006kg/m3
?LDM?1?775.4489kg/m3
0.9651/775.2070?(1?0.9651)/781.3006精馏段进料板液相密度 当TF?117.8082℃时计算得
?F甲苯??1.0245?117.8082?892.00?771.3055kg/m3 ?F乙苯=-0.9521?117.8082+889.84=777.6784kg/m3
?LFM?1?772.4443Kg/m3
0.82/771.3055?(1?0.8200)/777.6749 塔底液相平均密度的计算，TW?135.7174℃ 计算得：， ?W甲苯??1.0245?135.7174?892.00?752.9575kg/m3
?W乙苯=-0.9521?135.7174+889.84=760.6235kg/m3
?LWM?1?760.4687Kg/m3
0.0230/752.9575?(1?0.0230)/760.6235提馏段进料板平均液相密度与精馏段进料板平均液相密度相同 故 精馏段液相平均密度为 ?LM??LDM??LFM2??775.4489?772.4443?/2?773.9466Kg/m3
提馏段液相平均密度为 ?LM??LWM??LFM2??772.4443?760.4687?/2?766.4565 Kg/m3
2.5.5液体平均表面张力的计算
液相平均表面张力用式?甲??xi??i计算，
塔顶液相平均表面张力的计算。
?甲苯?-0.10537T+30.0950（Kg/m3） ?乙苯?-0.1016T?31.0460(Kg/m)
当TD?114℃，计算得
3陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 20
?D甲苯?-0.10537?114+30.0950=18.0908（Kg/m3）
?D乙苯?-0.1016?114?31.0460?19.4636(Kg/m3)
则 ?LDM?0.9318?18.0908??1?0.9318??19.4636?18.1844mN/m 精馏段进料板液相平均表面张力的计算
当TF?117.8082℃时，计算得
?F甲苯?-0.10537?117.8082+30.0950=17.6898（Kg/m3）
?F乙苯?-0.1016?117.8082?31.0460?19.0767(Kg/m3)
?LFM?0.8400?17.6896??1?0.8400??19.0767?17.9117mN/m
塔底液相平均表面张力的计算。
当，TW?135.7174℃计算得
?W甲苯?-0.10537?135.7174+30.0950=15.8040（Kg/m3）
?W乙苯?-0.1016?135.7174?31.0460?17.2571Kg/m3?LWM?0.0230?15.8040??1?0.0230??17.2571?17.2237mN/m
故 精馏段液相表面张力为
?LM?(?LDM??LFM)/2??18.1844?17.9117?/2?18.0481mN/m
提馏段液相表面张力为
?LM?(?LWM??LFM)/2??17.9177?17.2237?/2?17.5677mN/m 2.5.6液体平均黏度计算
液相平均粘度用式
lg?Lm??xi?lg?i计算 （2-27）
?52 ?甲苯?1.2?10T?0.00467T+0.6010(mPa?s)
?乙苯?1.4?10?5T2?0.0053T+0.6896(mPa?s)
塔顶液相平均黏度的计算，当TD?114℃计算得， ?52 ?D甲苯?1.2?10?114?0.00467?114+0.6010=0.2326mPa?s
?D乙苯?1.4?10?5?1142?0.0053?114+0.68960.2673mPa?slg?LDm?0.9651?lg?0.2326??(1?0.9651)?lg?0.2673?
解出?LDm?0.2348mPa?s