中国石油大学化工原理专业课程设计毕胜苯甲苯乙苯.doc
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1、中国石油大学化工原理专业课程设计毕胜苯甲苯乙苯化工原理课程设计说明书设计题目:分离苯(1)-甲苯(2)-乙苯(3)混合物班级:化工06-2班姓名:毕胜指导教师:马庆兰设计成绩:日期:设计任务书目录工艺流程简图第一部分 精馏塔的工艺设计第一节 产品组成及产品量的确定一、清晰分割法二、质量分率转换成摩尔分率三、物料平衡表第二节 操作温度与压力的确定一、回流罐温度二、回流罐压力三、塔顶压力四、塔顶温度五、塔底压力六、塔底温度七、进料压力八、进料温度第三节 最小回流比的确定第四节 最少理论板数的确定第五节 适宜回流比的确定一、作N-R/Rmin图二、作N(R+1)-R/Rmin图三、选取经验数据第六节
2、 理论塔板数的确定第七节 实际塔板数及实际加料板位置的确定附表:温度压力汇总表第八节 塔径计算一、精馏段塔径二、提馏段塔径第九节 热力学衡算附表:全塔热量衡算总表第二部分 塔板设计第一节 溢流装置设计第二节 浮阀塔板结构参数的确定第三节 浮阀水力学计算第四节 负荷性能图第三部分 板式塔结构第一节 塔体的设计一、筒体设计二、封头设计三、人孔选用四、裙座设计第二节 接管的设计第四部分 辅助设备设计第一节 全凝器设计第二节 再沸器选择第三节 回流泵选择第五部分 计算结果汇总第六部分 负荷性能图第七部分 分析讨论附录 参考资料第一部分 精馏塔的工艺设计第一节 产品组成及产品量的确定一、清晰分割法(P4
3、92)重关键组分为甲苯,轻关键组分为苯,分离要求较高,而且与相邻组分的相对挥发度都较大,于是可以认为是清晰分割,假定乙苯在塔顶产品中的含量为零。现将已知数和未知数列入下表中:a1a2a3备注进料(F)0.280.420.3给定塔顶产品(D)0.990.010给定x1,D,估计x3,D=0,算得x1,D塔顶产品(W)0.013未知未知注:表中F、D、W为质量流率,a1、a2、a3为质量分率列全塔总物料衡算及组分A、B、C的全塔物料衡算得,由(1)、(2)两式, 将式(5)代入式(4)解得,由式(1),由式(3),解得,说明计算结果合理已知,解得,二、质量分率换算成摩尔分率(P411)物性参数 化
4、工热力学 P189名称相对分子质量 g/mol临界温度Tc 临界压力Pc 苯78.114562.2 48.9 甲苯92.141591.8 41.0 乙苯106.168617.2 36.0 注:温度单位K,压力单位0.1MPa换算关系式:同理,解得进料、塔顶、塔底各组分的摩尔分率解得,三、物料平衡表将以上的结果列入下表中:物料平衡表项目进料塔顶塔底流率kmol/hkg/hkmol/hkg/hkmol/hkg/h苯31.54 2464 30.48 2381 1.06 83 甲苯40.11 3696 0.26 24 39.85 3672 乙苯24.87 2640 0 0 24.87 2640 合计9
5、6.52 8800 30.74 2405 65.78 6395 组成mol%kg%mol%kg%mol%kg%苯0.3268 0.28 0.9915 0.99 0.0162 0.0130 甲苯0.4156 0.42 0.0085 0.01 0.6058 0.5742 乙苯0.2576 0.30 0 0 0.3780 0.4128 合计111111第二节 操作温度与压力的确定一、回流罐温度一般应保证塔顶冷凝液与冷却介质之间的传热温差:已知,冷却剂温度:则,二、回流罐压力纯物质饱和蒸气压关联式(化工热力学 P199): 饱和蒸气压关联式 化工热力学 P199名称ABCD苯-6.982731.332
6、13-2.62863-3.33399甲苯-7.286071.38091-2.83433-2.79168乙苯-7.486451.45488-3.37538-2.23048以苯为例,同理,解得取三、塔顶压力则,四、塔顶温度露点方程:试差法求塔顶温度t45.0 80.0 85.0 85.2 pa00.2974 1.0080 1.1729 1.1799 pb00.0985 0.3871 0.4587 0.4618 等式左边3.4203 1.0056 0.8639 0.8587 等式右边0.8582 0.8582 0.8582 0.8582 五、塔底压力六、塔底温度泡点方程:试差法求塔底温度t90.0
7、120.0 128.0 128.7 pa01.3581 2.9912 3.6092 3.6675 pb00.5406 1.3086 1.6143 1.6435 pc00.2419 0.6409 0.8074 0.8234 等式左边0.4409 1.0834 1.3415 1.3662 等式右边1.3652 1.3652 1.3652 1.3652 七、进料压力设计中可近似取:八、进料温度(P498)物料衡算和相平衡方程:(质量分率)试差法求进料温度t106.95110.0 112.9pa02.1595 2.3356 2.5131 pb00.9088 0.9922 1.0770 pc00.429
8、0 0.4726 0.5172 ka1.7067 1.8460 1.9863 kb0.7183 0.7842 0.8512 kc0.3391 0.3735 0.4088 等式左边1.0149 1.0075 1.0001 等式右边111将代入方程式的结果列如下表中:进料组成苯甲苯乙苯液相摩尔分率0.29950.42480.2757质量分率0.25490.42630.3189气相摩尔分率0.55640.33820.1054质量分率0.50620.36290.1303(摩尔分率)第三节 最小回流比的确定(P502)pa02.1595 ka1.7067 122.3760 pb00.9088 kb0.7
9、183 221pc00.4290 kc0.3391 320.4720 试差法求1.213 1.550 1.563 等式左边-1.5583 -0.0344 -0.0006 等式右边0.0050.0050.005第四节 最少理论板数的确定(P503)(不包括再沸器)第五节 适宜回流比的确定(不包括再沸器)R2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 X0.130.15 0.18 0.20 0.22 0.24 0.260.28 0.20 0.31 0.33 Y0.520.490.47 0.450.430.410.40 0.390.370.36 0.35 N
10、20.0 18.9 18.0 17.3 16.7 16.2 15.7 15.3 15.0 14.6 14.4 N(R+1)66.1 64.4 63.1 62.3 61.8 61.5 61.3 61.3 61.3 61.5 61.8 R/Rmin1.22 1.27 1.33 1.38 1.43 1.49 1.54 1.59 1.65 1.70 1.75 一、作N-R/Rmin图二、作N(R+1)-R/Rmin图三、选取经验数据第六节 理论塔板数的确定(P504)联立解得,第七节 实际塔板数及实际加料板位置的确定(P465)液体粘度由查图确定(P375),(不包括再沸器)NP与假设实际塔板数N=3
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