化工原理课程设计
（3）、求操作线方程
L=RD=0.626×453.72= 284.029 kmol/h V=L+D=284.029+453.72=737.749 kmol/h L’=L+F=284.029+638.98=923.009 kmol/h V’=V=737.749 kmol/h 精馏段操作线方程
LD284.029453.72x?XD?x??0.986 VV737.749737.749y?0.385x?0.606y?提馏段操作线方程
L''W923.009'185.26y?'x?'xw?x??0.003 VV737.749737.749y'?1..25x'?7.53?10?4'（4）、图解法求理论板层数
采用图解法求理论板层数，如图3.2所示。求解结果为 总理论板层数 NT?10（包括再沸器） 进料板位置 NF?4
2、实际板层数的求取
取全塔效率为55%
3?5.5?6块 0.557提馏段 N提??12.73?13块
0.55精馏段 N精?
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＋0.7×6=109.5kpa 精馏段平均压力 Pm＝（105.3＋109.5）/2=107.4kpa
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2、操作温度计算
因为 xD=0.986, xW=0.0072, xF=0.701
查图可得：塔顶温度tD=80.10C 进料板温度：tF=89.250C 精馏段平均温度 tm?(80.1?89.25)/2?84.68
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＋0.014×112.56=78.59 kg/kmol MLDm=0.86×78.11＋0.14×112.56=82.93kg/kmol 进料板平均摩尔质量计算
由图解理论板yF＝0.88 查平衡曲线图3.1可得xF=0.60 MVF=0.88×78.11＋0.12×112.56=82.24 kg/kmol MLF=0.60×78.11＋0.40×112.56=91.89kg/kmol 精馏段平均摩尔质量
MV精＝（78.59+82.24）/2=80.42kg/kmol ML精＝(82.93+91.89)/2=87.41kg/kmol
4 平均密度计算
（1）、气相平均密度计算
由理想气体状态方程计算，即 精馏段气体密度: ?Vm?（2）、液相平均密度计算
液相平均密度依下式计算，即
1PmMVm107.4?80.42??2.9 kg/m3 RTm8.314??84.68?273.15??Lm??ai/?i
查化学化工物性数据手册_有机卷P307-P308可以得表4.1
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表4.1苯-氯苯温度密度关系表
温度℃ 苯ρkg/m?3 氯苯ρkg/m?3 80 817 1039 90 805 1028 100 773 1018 110 782 1008 120 770 997 130 757 985
33??817kg/m,??1039kg/mAB由表可查得:tD?80.1C 时,
0tF?89.250C时,?A?802kg/m3,?B?1028kg/m3塔顶 ?LDm?1?819.4kg/m3
0.986/817?0.014/1039进料板液相平均密度的计算：
? 0.62?78.11??0.53A0.62?78.11?0.40?112.56
1?LFm??879.12kg/m30.53/802?0.49/1028所以精馏段液相的平均密度:
?Lm?(819.4?879.12)/2?849.26kg/m3
5、液体平均比表面张力计算
?m??xi?i
i?1n查化学化工物性数据手册_有机卷P313-P314可以得下表：
表4.2苯-氯苯温度表面张力关系表
温度℃ 氯苯表面张力mN/m 苯表面张力mN/m 0 32.8 31.60 20 30.49 28.80 40 28.21 26.25 60 25.96 23.74 80 23.75 21.27 100 21.57 18.85 120 19.42 16.49 140 17.32 14.17 已知tD=80.10C，tf=89.250C得：
?A顶?22.4,?B顶?26.9，?A进?20.0，?B进?22.5 ?m,顶?0.986?22.4?(1?0.986)?26.9?22.463mN/m
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?m进?0.62?20.0?0.38?22.5?20.95mN/m
精馏段平均表面张力：?m精?22.463?20.95?21.71mN/m
26、液体粘度?Lm
lg?Lm??xilg?i
i?1n查化学化工物性数据手册_有机卷P310-P311
表4.3苯-氯苯温度粘度关系表
温度℃ 苯 粘度mPa·s 氯苯 粘度mPa·s 20 0.638 0.75 40 0.485 0.56 60 0.381 0.515 80 0.308 0.428 100 0.255 0.363 120 0.215 0.313 140 0.184 0.274 已知tD=80.10C，tf=89.250C，
得：?A顶?0.32mPa·s , ?B顶?0.42 mPa·s，
?A进?0.30mPa·s,?B进?0.39 mPa·s，
lg?L顶?0.986lg0.32?(1?0.986)?lg0.42?0.3212mPa.s所以，?L顶?0.3212mPa.slg?L进?0.62lg0.3?(1?0.62）?lg0.39所以，?L进?0.3314mPa.s精馏段平均液相粘度?Lm精?
0.3212?0.3314?0.3263mPa.s
2五、提馏段的工艺条件及有关物性数据计算
1、操作压力计算： 进料压力：PF?109.5KPa 每层塔板压降：?P?0.7KPa
塔底操作压力：PW?109.5?0.7?13?118.6KPa 提馏段平均压力：Pm?(109.5?118.6)/2?114.1KPa
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2、操作温度计算：
依据操作压力，由苯-氯苯物系的温度图得： 进料板温度：tF?89.250C 塔底温度：tw?131.00C
提馏段平均温度：tm?(89.25?131.0)/2?110.1250C 3、平均摩尔质量计算： （1）塔底平均摩尔质量计算：
xw?0.003，得yw?0.011MVWm?0.011?78.11?（1?0.011）?112.56?112.18kg/kmol MLWm?0.003?78.11?(1?0.003)?112.56?112.46kg/kmol（2）提馏段平均摩尔质量：
MV'm?(112.18?82.24)/2?97.21kg/kmolML'm?(112.46?91.89)/2?102.17kg/kmol4、平均密度计算： （1）气相平均密度计算
由理想气体状态方程计算，即pm?114.1kpa
?Vm?pmMV'm114.1?97.21??3.48kg/m3 RTm8.314?(110.125?273.15)（2）液相平均密度计算： 液相平均密度按下式计算
1?Lm??i?1nQi?i
由苯-氯苯温度密度关系图，可查得：
tw?131.00C时，?A?759kg/m3,?B?985kg/m3
1?984.41kg/m3 0.002/759?0.998/985进料板?LFm?879.12kg/m3塔底?LWm?
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