苯－氯苯精馏系统的设计（含装配图）.doc

化工课程设计任务书 设计题目： 苯-氯苯精馏系统的设计 —精馏塔设计 设计任务： 1、处理能力：吨/年； 2、进料组成：氯苯含量35％（质量，下同）； 3、工艺要求：氯苯纯度为99.8％，塔顶氯苯含量不高于2％； 4、操作条件：常压,泡点进料； 5、设备型式：浮阀塔 设计内容： 1、设计方案的确定和流程的说明； 2、精馏塔的工艺设计 3、精馏塔的结构设计 4、精馏塔的强度设计 5、其他主要设备的选型 设计要求： 1、设计说明书一份； 2、设计图纸： a、工艺流程图一张（采用AutoCAD绘制）； b、主要设备总装配图一张（A1）； 3、答辩。 设计完成时间 2007.9.1～2007.9.26 2 精馏塔的工艺设计 2.1 设计方案的确定 本设计的任务为分离苯－氯苯混合物，采用浮阀塔进行连续精馏分离；加料方式采用泵加料，先经过原料预热器，用水蒸气加热至泡点进料；塔顶安装全凝器，用冷却水冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐；回流方式采用重力回流；取操作回流比为最小回流比的2 倍；塔底采用间接蒸气加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 2.2 全塔物料衡算 系统的物料衡算使进入系统原料及其他物料与排出装置的产品及其他物料消耗量达到质量平衡，这是设计最基本的要求，也是检验生产是否正常的基本方法。 (1) 原料液及塔顶、塔底摩尔分率 原料液中轻组分质量分数为65％的摩尔分率： 塔顶轻组分质量分数为98％的摩尔分率： 塔底轻组分质量分数为0.2％的摩尔分率: (2) 原料液、塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 原料液：kg/kmol 塔 顶： 塔　底： (3) 物料衡算 F=20万吨/年，工作日为300天，每天24小时连续进行 进料量： 物料衡算式为： 式中 D—塔顶液相产品，kmol/s； W—塔底产品，kmol/s 代入数据联立求解得： D=0.0638 kmol/s W=0.0244kmol/s 2.3 物性数据估算[1] 2.3.1 温度 表1 常压下苯－氯苯气液平衡组成（摩尔）与温度关系 序号 温度 X Y 序号 温度 X Y 1 404.85 0 0 13 377.15 0.354 0.716 2 401.15 0.035 0.146 14 374.05 0.419 0.77 3 398.65 0.058 0.219 15 370.05 0.506 0.828 4 396.35 0.079 0.282 16 367.75 0.56 0.859 5 394.15 0.102 0.335 17 365.95 0.608 0.881 6 391.45 0.137 0.414 18 363.65 0.669 0.906 7 389.55 0.161 0.464 19 360.65 0.755 0.935 8 388.05 0.179 0.492 20 357.95 0.838 0.959 9 387.45 0.188 0.511 21 356.65 0.882 0.97 10 384.45 0.232 0.575 22 355.35 0.92 0.98 11 381.75 0.278 0.632 23 353.25 1 1 12 379.55 0.315 0.678 由表1中数据作出苯－氯苯混合液的t-x-y图，见下图1。 由平衡数据线性插值得 ① 进料温度 =361.5926 K =88.4426℃ ② 塔顶温度 =353.6165K=80.4665℃ ③ 塔底温度 =404.5456K=131.3956℃ 所以： 精馏段平均温度： ℃ 提留段平均温度： ℃ 2.3.2 密度 已知：混合液密度： （α为质量分率，为平均相对分子量） 混合气密度： (1) 精馏段： ℃ 由平衡数据线性插值可得： 液相组成： 气相组成： 所以 (2) 提留段：℃ 由平衡数据线性插值可得： 液相组成： 气相组成： 所以 (3) 查物性手册得： 表2 不同温度下苯和氯苯的密度（kg/m3） 温度/℃ 60 80 100 120 140 苯的密度 836.6 815.0 792.5 768.9 744.1 氯苯的密度 1064 1042 1019 996.4 972.9 当℃，由内差法得： ， ， 同理： ℃， ， (4) 在精馏段 液相密度 ：