化工原理课程设计设计题目：分离苯—甲苯混合液的浮阀精馏塔学生姓名：学号：班级：指导老师：写作时间：1分离苯—甲苯混合液的浮阀精馏塔1.设计任务及操作条件1.1工艺条件及数据（1）原料液为苯—甲苯混合液，苯含量为45%（质量分率）。（2）塔顶苯含量不低于98%（质量分率）。（3）塔底苯含量不高于2%（质量分率）。（4）进料温度为35℃。（5）生产能力：年处理苯—甲苯混合液3.5万吨（开工率330天/年）。（6）塔板类型：浮阀塔板。1.2操作条件（1）塔顶压力4kPa（表压）。（2）间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为2.5kgf/cm2（表压）。（3）冷却水进口温度30℃，出口温度50℃。（4）设备热损失为加热蒸汽供热量的5％。1.3厂址厂址为济南。2.设计方案本设计任务为分离苯-甲苯混合液。对于二元混合物系的分离，应采用连续精馏流程。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后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比小，合适的操作回流比为最小回流比的1.7至2倍之间。塔釜采用间接蒸气加热，塔底产品经冷却后送至储罐。错误！未找到引用源。为精馏塔的工艺流程图。精馏塔工艺流程图图133.1精馏塔的物料衡算（1）原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数苯的摩尔质量为M=78.11kg/kmol。A甲苯的摩尔质量为M=92.13kg/kmol。B原料液苯含量为45%，塔顶苯含量不低于98%，塔底苯含量不高于2%（均为质量分率）。转换成摩尔分率为0.45/78.11=0.491x=F92.13/78.11?0.55/0.4578.110.98/=0.983x=D92.1378.11?0.02/0.98/78.110.02/=0.024x=w92.13/?0.980.02/78.11（2）原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M=0.491×78.11+（1-0.491）×92.13=85.25kg/kmolFM=0.983×78.11+（1-0.983）×92.13=78.35kg/kmolDM=0.024×78.11+（1-0.024）×92.13=91.80kg/kmolW（3）物料衡算年处理苯—甲苯混合液3.5万吨（开工率330天/年）。7/85.25?103.5计算得原料处理量F==51.84kmol/h330?24由总物料衡算51.84=D+W轻组分苯的物料衡算51.84×0.491=0.983D+0.024W联立解得：D=25.24kmol/hW=26.60kmol/h列出物料衡算表。表1物料衡算表进料出料项目摩尔分数流量（kmol/h）摩尔分数项目流量（kmol/h）塔顶产品D0.98325.2451.84进料F0.491塔底产品W0.02426.60合计51.84合计51.84求取精馏塔的理论塔板数3.2具体求解过故可以使用图解法计算理论塔板数，苯—甲苯体系为理想物系，程如下。下苯—甲苯二元物系的汽—液平）（101.33kPa给出常压错误！未找到引用源。衡组成。2苯—甲苯二元物系的汽—液平衡组成表苯摩尔分数苯摩尔分数温度()℃)温度(℃y气相液相x液相x气相y89.4110.60.5920.7890.0000.00086.8106.10.8530.7000.0880.21284.40.8030.3700.200102.20.91482.30.3000.50098.60.9030.95781.20.9500.6180.39795.20.97980.292.11.0000.7100.4891.000①查得苯-甲苯物系的气液平衡数据，绘出x-y图，见错误！未找到引用源。。②求解进料热状况参数q。由设计任务可知，进料温度为T=35℃。F由气液平衡数据可查得进料组成x=0.491的苯—甲苯溶液的泡点T=92.1℃。sFT?T35?92.1FS==63.55t=平均温度为℃。22为苯和甲苯的有关物性数据。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。表3苯-甲苯的摩尔热容温度℃050100150118.172.789.7苯(kJ/kmol/K)104.8146.6113.393.3131甲苯(kJ/kmol/K)表4苯-甲苯的汽化潜热温度℃20406080100120363.2379.3420431.1苯(kJ/kg)407.7394.1354.2367.1379.4402.1412.7(kJ/kg)甲苯3915M?Mt?t（利用插值法，使用公式M为所要求的物理量）11?M?Mt?t1122C?89.763.55?50：求苯的摩尔热容CMA?mA104.8?89.7100?50得C=93.8kJ/(kmol·K)mA同理可得甲苯的摩尔热容C=124.6kJ/(kmol·K)mB苯的汽化潜热r=392.8kJ/kg=392.8×78.11=30679kJ/kmolA甲苯的汽化潜热r=378.3kJ/kg=378.3×92.13=34852kJ/kmolB加料液的平均摩尔热容C=Cx+Cx=99.3×0.301+124.6×(1-0.301)=117.0kJ/(kmol·K)BAmAm,pmB加料液的平均摩尔汽化热r=rx+rx=30679×0.301+34852×(1-0.301)=33596kJ/kmolBAABC(T?T)?rFm,pSq=由公式r117.0?(98.5?65)?33596=1.12得进料热状况参数q=33596③求解最小回流比。利用气—液平...