35筛板精馏塔设计示例
351化工原理课程设计任务书设计题目分离苯甲苯混合液的筛板精馏塔
在一常压操作的连续精馏塔内分离苯甲苯混合液。已知原料液的处理量为4000kgh，组成为041苯的质量分率，要求塔顶馏出液的组成为096，塔底釜液的组成为001。设计条件如下：表318
操作压力4kPa塔顶常压
进料热状态自选
回流比自选
试根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。
单板压降≤07kPa
全塔效率ET52
建厂地址天津地区
352设计计算1设计方案的确定
本设计任务为分离苯一甲苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送人精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，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。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。2精馏塔的物料衡算1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
苯的摩尔质量
甲苯的摩尔质量
（2）原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量（3）物料衡算
f原料处理量总物料衡算4661＝D＋W苯物料衡算4661×045＝0966D＋0012W联立解得D＝2140kmol／hW2521kmol／h3塔板数的确定（1）理论板层数NT的求取苯一甲苯属理想物系，可采用图解法求理论板层数。①由手册查得苯一甲苯物系的气液平衡数据，绘出xy图，见图322。②求最小回流比及操作回流比。采用作图法求最小回流比。在图319中对角线上，自点e（045，045）作垂线ef即为进料线q线，该线与平衡线的交点坐标为yq＝0667xq＝0450
故最小回流比为
取操作回流比为③求精馏塔的气、液相负荷
f图322图解法求理论板层数④求操作线方程精馏段操作线方程为
提馏段操作线方程为
⑤图解法求理论板层数采用图解法求理论板层数，如图322所示。求解结果为总理论板层数NT＝12．5（包括再沸器）进料板位置NF＝6（2）实际板层数的求取
精馏段实际板层数
5052＝96≈10
提馏段实际板层数
65052125≈13
4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算以精馏段为例进行计算。
f（1）操作压力计算塔顶操作压力PD＝1013＋41053kPa每层塔板压降△P＝07kPa进料板压力PF＝1053＋07×10＝1123kPa精馏段平均压力Pm＝（1053＋1123）／2＝1088kPa（2）操作温度计算依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中苯、甲苯的饱和蒸气压由安托尼方程计算，计算过程略。计算结果如下：塔顶温度tD＝r