化工原理课程设计 温度(℃) 60 80 100 120 苯（MPa.S） 0.381 0.308 0.255 0.215 氯苯（MPa.S） 0.515 0.428 0.363 0.313
二 、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 M苯?78.11kg/kmo l氯苯的摩尔质量 M氯苯?112.5k5gk/m olx0.6/78.11F＝0.6/78.11?0.4/112.55?0.684
x0.98/78.11D＝0.98/78.11?0.02/112.55?0.986
x0.005/78.11W＝0.005/78.11?0.995/112.55?0.0072
2、 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
MF?0.684?78.11?(1?0.684)?112.55?89kg/kmol MD?0.986?78.11?(1?0.986)?112.55?78.6kg/kmol MW?0.0072?78.11?(1?0.0072)?112.55?112.3kg/kmol
3、 物料衡算
原料处理量 W?4500/11?2.5539.9 8总物料衡算 F=D+W 易挥发组分物料衡算 0.684F=0.986D+0.0072W 联立上式（1）、（2）得： D=87.908 kmol/h F=127.89 kmol/h
三、塔板数的确定
1、理论板层数NT的求取
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140 0.184 0.274 1） 2） （ （ 化工原理课程设计
苯－氯苯属理想物系，可采用图解法求理论板层数根据苯－氯苯物系的气液平衡数据，绘出x-y，t-x-y图
d
b
图3.1苯－氯苯的气液平衡x-y图
℃
图3.２苯－氯苯的气液平衡t -x-y图
（1）、根据苯－氯苯的气液平衡数据作x-y图及t -x-y图
通过气液平衡关系在t -x-y图直角坐标系中做出平衡曲线，并在苯－氯苯的气液平衡x-y图标出c点（xw、xw）、e点（xF、xF）、a点（xD、xD）三点； （2）、求最小回流比Rmin及操作回流比R
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因饱和液体进料，在图中对角线上自点e（0.684,0.684）作垂线（q线）该线与平衡线的交点坐标为（yq=0.79,xq=0.45），此即最小回流比时操作线与平衡线的交点坐标。Rmin=(xD-yd)/(yq-xq)=(0.986-0.79)/(0.79-0.45)=0.576取操作回流比: R=1.2 Rmin=1.2×0.576=0.6912
其截距为0.583即点b(0,0.583)，连接点b和点a(0.986,0.986)可以作出精馏段操作线方程，与q线交于点d，连接点d、点c(0.0072,0.0072)可作出提馏段操作线方程。
按照常规的图解法作梯级可得：NT?7?1?6层（不包括再沸器），其中精馏段理论板数为2层，提馏段为4层（不包括再沸器），第3层为加料板图如上一页所示
（3）、求操作线方程
L=RD=0.6912×87.908=60.76 kmol/h V=L+D=60.76+87.908=148.67 kmol/h L’=L+F=60.76+127.89=188.65 kmol/h V’=V=148.67 kmol/h 精馏段操作线方程
y?LDx?xD?0.409x?0.583 VVL'Wx'?xW?1.27x'?0.0019 V'V'提馏段操作线方程
y'?（4）、图解法求理论板层数
采用图解法求理论板层数，如图3.1所示。求解结果为 总理论板层数 NT?7（包括再沸器） 进料板位置 NF?3
2、实际板层数的求取
全塔效率取全塔效率为43%
精馏段 N精＝2/0.43＝4.65≈5块 提馏段 N提＝5/0.43=11.63≈12块
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四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算
1、操作压力计算
塔顶操作压力 PD＝4＋101.3＝105.3 kpa 每层塔板压降 ΔP=0.7kpa
进料板压力 PF=105.3＋0.7×5=108.8kpa 塔底压强为 Pw＝ PF＋12×0.7＝117.2 kpa 精馏段平均压力 Pm＝（105.3＋108.8）/2=107.05kpa
2、操作温度计算
根据图3.2可得：，xD=0.986, xW=0.0072, xF=0.684查图可得： 塔顶温度tD=80.10C 进料板温度：tf=900C
tm精?(tD?tF)/2?(80.1?90)/2?85.5℃
3、平均摩尔质量计算
塔顶平均摩尔质量计算
由xD= y1=0.986查平衡曲线图3.1可得 x1=0.86 MVDm=0.986×78.11＋0.004×112.55=78.59 kg/kmol MLDm=0.86×78.11＋0.14×112.55=82.93kg/kmol 进料板平均摩尔质量计算
由图解理论板yF＝0.87查平衡曲线图3.1可得xF=0.56 MVF=0.87×78.11＋0.23×112.55=82.59 kg/kmol MLF=0.56×78.11＋0.44×112.55=93.26 kg/kmol 塔底平均摩尔质量计算 精馏段平均摩尔质量
MV精＝（78.59+82.59）/2=80.59 kg/kmol ML精＝(82.93+93.26)/2=88.1kg/kmol
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