苯_氯苯分离浮阀板式精馏塔设计书.docx

苯 - 氯苯分离浮阀板式精馏塔设计书 一．苯 - 氯苯分离过程浮阀板式精馏塔设计任务 1.1 设计题目 设计一座苯 - 氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为 98%的氯苯 3.2 万吨 / 年，塔顶馏出液中苯含量不低于 98%，塔底馏出液中苯含量不高于 0.2%，原料液中含苯 65%（以上均为质量 %）。 1.2 操作条件 塔顶压强 4kPa（表压）； 进料热状况，自选； 回流比，自选； 塔底加热蒸汽压力 0.5MPa(表压 ) ； 单板压降不大于 0.7kPa ； 1.3 塔板类型 浮阀塔板（ F1 型）。 1.4 工作日 每年 330 天，每天 24 小时连续运行。 1.5 厂址 厂址为天津地区。 1.6 设计容 精馏塔的物料衡算； 塔板数的确定； 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 塔板主要工艺尺寸的计算； 塔板的流体力学验算； 塔板负荷性能图； 精馏塔接管尺寸计算； 绘制生产工艺流程图； 绘制精馏塔设计条件图； 绘制塔板施工图（可根据实际情况选作） ； 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 二、塔的工艺计算 已知参数：苯、氯苯混合液处理量， F＝ 5000kg/h ； 0.65 ； ； xD 1 0.15 0.985 xF xW 0.01；回流比 R（自选）；进料热状况， q 1 3；塔顶压强， P塔顶 4kPa ；单板 压降不大于 0.7kPa 。已知数据如下表所示： 表 3-1 苯和氯苯的物理性质 项目 分子式 分子量 M（ g/mol ） 沸点（ K） 临界温度 t （℃） 临界压强 P （ atm） C C 苯 A C6 H 6 78.114 353.3 562.1 48.3 氯苯 B C6 H 5Cl 112.559 404.9 632.4 44.6 表 3-2 苯和氯苯的饱和蒸汽压 温度( ℃) 80 90 100 110 120 130 131.8 PA 0 ,mmHg 760 1025 1350 1760 2250 2840 2900 PB 0 ， mmHg 148 205 293 400 543 719 760 X 1 0.677 0.442 0.265 0.127 0.0193 0 y 1 0.913 0.785 0.613 0.376 0.0722 0 表 3-3 液体的表面力（σ） 温度(℃) 80 90 100 110 120 130 苯， mN/m 21.2 20.6 17.3 16.8 16.3 15.3 氯苯， mN/m 26.1 25.7 22.7 22.2 21.6 20.4 表 3-4 苯与氯苯的液相密度 温度 ( ℃ ) 80 90 100 110 120 130 苯 ,kg/ m 3 817 805 793 782 770 757 氯苯 ,kg/ m 3 1039 1028 1018 1008 997 985 表 3-5 液体粘度 μ L 温度(℃) 60 80 100 120 140 苯（ mPa .s ） 0.381 0.308 0.255 0.215 0.184 氯苯（ mPa .s ） 0.515 0.428 0.363 0.313 0.274 2.1 塔的物料衡算 1）料液及塔顶、塔底产品含苯摩尔分率 xF 65 / 78.114 0.728 98.0 / 78.114 65/ 78.114 x D 0.986 35 / 112.559 98.0 / 78.114 2.0 /112.559 x W 0.2 / 78.114 0.00288 0.2 / 78.114 99.8 / 112.559 2）平均分子量 M F 0.728 78.114 (1 0.728) 112.559 87.48Kg / Kmol M D 0.986 78.114 (1 0.986) 112.559 78.60Kg / Kmol M W 0.00288 78.114 (1 0.00288) 112.559 112.50Kg / Kmol 2.2 、全塔物料衡算 总物料衡算 D W 5000 （ 1） 易挥发组分物料衡算 0.985D 0.01W 0.65 5000 （2） 联立上式（1）、（ 2 ） 解 得 ： F 5000kg h D 3312.88kg h W 1687.12 kg h ∴ F F 5000 57.16 Kmol / h M F 87.48 D D 3312.88 42.15 Kmol / h M D 78.60 W W 1687.12 15.00 Kmol / h M W 112.50 2.3 塔板数的确定 2.2.3.1 塔板数 NT 的计算 在本设计中，苯—氯苯属于理想物系，可用图解