苯甲苯连续精馏装置课程设计(6)

xD?y1?0.966,x1?0.917 , yF?0.713,xF?0.50,xW?0.01,.yW?0.025

塔顶：xD?y1?0.966， x1?0.917

MVDm?0.966?78.11?(1?0.966)?92.14?78.59Kg/Kmol

MLDm?0.917?78.11?(1?0.917)?92.14?79.27Kg/Kmol 进料板：，y?0.713,xF?0.50

FMVFm?0.713?78.11??1?0.713??92.13?82.13Kg/Kmol MLFm?0.50?78.11??1?0.50??92.13?85.12Kg/Kmol 塔底： xW?0.01,.y?0.025

W MVWm?0.02?78.11??1?0.02??92.13?91.86Kg/Kmol MLWm?0.01?78.11??1?0.01??92.13?91.99Kg/Kmol

则精馏段平均分子量：

78.59?82.1379.27?85.12MVm??80.36kg/kmolM??82.195kg/kmol ，（精）Lm(精）22提馏段平均分子量：

82.13?91.8685.12?91.99MVm??87.00kg/kmolM??87.09kg/kmol ，（提）Lm(提）22（四）. 平均密度?m

1） 气相密度?mV

?mv?（精）PMMVm（精）RT?104.8?80.36?2.93Kg/m3

8.314??86.054?273.15?PMMVm113.2?87.00（提）?mv???3.27Kg/m3 （提）RT8.314??100.61?273.15?2）液相密度?Lm

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塔顶平均密度的计算

根据主要基础数据表4，由内插法得： ?LA?813.95Kg/m3，?LB?809.07Kg/m3，，由

1?Lm?aA?LA?aB?LB

（a为质量分率）

塔顶：

aA?0.96aB?0.04?因为

1?LmD0.960.04，即?LmD?813.3Kg/m3； ?813.95809.07进料板平均密度的计算

同上，由内插法可得进料板温度下对应的苯和甲苯的液相密度：

?LA?806.231Kg/m3,?LB?802.26Kg/m3

进料板，由加料板液相组成xA?0.50

aA?0.50?78.11?0.46

0.50?78.11?（1?0.50）?92.131?LmF?0.501?0.50，故?LmF?806.45Kg/m3 ?806.231802.26塔釜平均密度的计算

由内插法可得：?LA?781.31Kg/m3,?LB?781.13Kg/m3 塔底：

aA?0.04aB?0.96

1?LmW?0.040.96，即?LmW?781.25Kg/m3; ?781.31781.13?故精馏段平均液相密度：?Lm（精）813.3?806.45?809.88 Kg/m3

2806.45?781.25?793.85kg/m3 提馏段平均液相密度：?Lm(提）?2

（五）. 液体表面张力?m

?m??xi?i

i?1n 16

根据主要基础数据表3，由内插法得：?A顶?21.16,?B顶?21.59，

?A进?20.31,?B进?20.82，?A底?17.76，?B底?18.54。

?m,顶?0.966?21.16?0.034?21.59?21.17mN/m

?m,进?0.50?20.31?0.50?20.82?20.57mN/m ?m,底?0.0118?17.76?0.9882?18.54?18.53mN/m

则精馏段平均表面张力：?21.17?20.57m(精）?2?20.87mN/m

提馏段平均表面张力： ?m（提）?20.57?18.532?19.55mN/m （六）. 液体粘度?Lm

?nlm??xi?i

i?1根据主要基础数据表5，由内插法得：?A顶?0.305,?A进?0.285,?B进?0.291， ?A底?0.235,?B底?0.255。

?L顶?0.966?0.305?(1?0.966)?0.309?0.305mPa?s

?L进?0.50?0.285?(1?0.50)?0.291?0.288mPa?s?L底?0.0118?0.235?(1?0.0118)?0.255?0.255mPa?s

故精馏段平均液相粘度?0.305?0.288Lm(精）?2?0.296mPa?s

提馏段平均液相粘度?Lm（提）?0.288?0.2552?0.271mPa?s

求精馏塔的气液相负荷

精馏段：

V??R?1?D?(2.38?1)?79.56?268.91Kmol/h VMVm(精）S?V?3600??268.91?80.36vm（精）3600?2.93?2.049m3/s

L?RD?2.38?79.56?189.353Kmol/h

Ls?LMLm（精）82.1953600??189.353?Lm（精）3600?809.88?0.00534m3/s

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?B顶?0.309，

Lh?0.00534?3600?19.22m3/h 提馏段：

L??L?qF?189.353?155.10?344.453Kmol/h V??V?(q?1)F?268.91Kmol/h

V??MVm(提）268.91?87.00VS????1.987m3/s

3600?vm3600?3.27（提）??LSL?MLm344.453?87.09（提）??0.0105m3/s

3600?Lm3600?793.85（提）L'h?0.0105?3600?37.79m3/h

六、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 （一）. 塔径D的计算

精馏段:

之前已计算得精馏段的气液相体积率为

VS?V?MVm(精）3600?vm（精）LMLm（精）?268.91?80.36?2.049m3/s

3600?2.93189.353?82.195?0.00534m3/s

3600?809.88Ls?3600?Lm（精）?塔板间距HT的选定很重要，可参照下表所示经验关系选取。

表6 板间距与塔径关系

塔径DT，

m 板间距HT，mm

0.3～0.5

0.5～0.8

0.8～1.6

1.6～2.4

2.4～4.0

200～300 250～350 300～450 350～600 400～600

根据上表，初选板间距HT?0.40m，取板上液层高度hL?0.06m，故

HT?hL?0.40?0.06?0.34m；

?L精馏段：?S?VS

????Lm0.00534?809.88?（精）????????0.0433 ???2.049?2.93???vm（精）?18

1212

查史密斯关联图，可得C20?0.075

???依式C?C20??

?20?0.2???精馏段液相平均表面张力为20.835mN/m时，C?C20???20?0.2?20.835??0.075????20?0.2?0.0756

?max?C?L??V809.31?2.91?0.0756??1.258m/s ?V2.910.7（安全系数

0.6—0.8），则空塔气速

可取安全系数为

??0.7?max?0.7?1.258?0.8809m/s

故D?4VS???4?2.049?1.72m。按标准,塔径圆整为1.8m,

??0.8809塔截面积为AT??442.049?0.81m/s 所以实际空塔气速为u?2.543

D2???1.82?2.543m2

提馏段：

V??MVm(提）268.91?87.00之前已求得 VS????1.987m3/s

3600?vm3600?3.27（提）??LSL?MLm344.453?87.09（提）??0.0105m3/s

3600?Lm3600?793.85（提）???Lm(提）?0.0105?793.85?????????0.082 ???1.987?3.27???vm（提）?0.21212?L' ?S?V'S???查史密斯关联图，可得C20?0.068；依式C?C20??

?20????提馏段液面平均表面张力为19.51mN/m时，C?C20???20?0.2?19.51??0.068???20??0.2?0.0677

?max?C?L??V792.95?3.25?0.0677??1.055m/s ?V3.25可取安全系数为0.7（安全系数0.6—0.8），则??0.7?max?0.7?1.055?0.739m/s

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