河西学院化学化工学院课程设计
表2 苯和甲苯的饱和蒸汽压
温度0C
0
80.1 85 116.9 46.0
90 135.5 54.0
95 155.7 63.3
100 179.2 74.3
105 204.2 86.0
110.6 240.0 240.0
PA,kPa 101.33 PB，kPa
0
40.0
表3 常温下苯—甲苯气液平衡数据
温度0C 液相中苯的摩尔
分率 汽相中苯的摩尔
分率
80.1 85 90 95 0.412
100 0.258
105 0.130
1.000 0.780 0.581
1.000 0.900 0.777 0.630 0.456 0.262
表4 纯组分的表面张力 温度 苯，mN/m 甲苯，mN/m
80 21.2 21.7
90 20 20.6
100 19.8 19.5
110 17.5 18.4
120 16.2 17.3
表5 组分的液相密度 温度(℃) 苯,kg/m3
甲
80 814 809
90 805 801
100 791 791
110 778 780
120 763 768
苯,kg/m
3表6 液体粘度μL
温度(℃) 苯（mPa.s） 甲（mPa.s）
80 0.308 0.311
90 0.279 0.286
100 0.255 0.264
110 0.233 0.254
120 0.215 0.228
3
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表7 常压下苯——甲苯的气液平衡数据
温度t/℃ 110.56 109.91 108.79 107.61 105.05 102.79 100.75 98.84 97.13 95.58 94.09 92.69 91.40 90.11 80.80 87.63 86.52 85.44 84.40 83.33 82.25 81.11 80.66 80.21 80.01
液相中苯的摩尔分率 x
0.00 1.00 3.00 5.00 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0 60.0 65.0 70.0 75.0 80.0 85.0 90.0 95.0 97.0 99.0 100.0
气相中苯的摩尔分率 y
0.00 2.50 7.11 11.2 20.8 29.4 37.2 44.2 50.7 56.6 61.9 66.7 71.3 75.5 79.1 82.5 85.7 88.5 91.2 93.6 95.9 98.0 98.8 99.61 100.0
4
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2.2 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 MA=78.11 kg/kmol 甲苯的摩尔质量 MB=92.13 kg/kmol
0.42/78.11?0.46
0.42/78.11?0.58/92.130.98/78.11xD??0.98
0.98/78.11?0.02/92.130.02/78.11xW??0.02
0.02/78.11?0.98/92.13xF?(2)原料液及塔顶，塔底产品的平均摩尔质量
MF?0.46?78.11?(1?0.46)?92.13?85.68kmolh MD?0.98?78.11??1?0.98??92.13?78.39kmolh
MW?0.02?78.11?(1?0.02)?92.13?91.58kmolh (3)物料衡算
qm8?107原料处理量 F???129.68kmol/h
mF85.68?300?24总物料衡算 F?D?W 129.68=D+W
苯物料衡算 FxF?DxD?WxW 0.46×129.68=0.78D+0.02W 联立解得 D=59.44kmol/h W=70.24kmol/h 式中 —— F------原料液流量
D------塔顶产品量 W------塔底产品量
2.3理论塔板数确定 (1)理论版层数NT的求取
苯一甲苯属理想物系，可采逐板计算求理论板层数。 ①求q值及q线方程 a.原料液的汽化
5
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rm?0.42?78.11?389?0.58?92.13?360?31998.36KJ/mol
b.苯和甲苯的比热容的求取
图2 苯-甲苯x-y-t图
由苯-甲苯x-y-t图查出，进料组成平均温度Δt?93?35?64℃， 2xf=0.46时，溶液的泡点为93℃，
查得在64℃下苯-甲苯的比热容为1.854KJ和1.835KJ/(kg·℃ ） 故原料液的平均比热容为:
cp?1.854?78.11?0.42?1.835?93.12?0.58?159.93KJ/(kg·℃ ）
c.故q为：
q?cpΔt?rmrm?159.93?(93?35)?31998.36?1.3
31998.36d.q线方程为：
xfqx??y?4.3x?1.53 y?q?1q?1②相对挥发度α值求取及相平衡关系式
苯的沸点为80.1℃，甲苯的沸点为110.6℃，
6
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当温度为80.1℃时，
1206.35?2.00680.1?220.24 1343.94olgpB?6.078??1.59380.1?219.85olgpA?6.023?解得：
opA?101.39kpaopB?39.17kpa
当温度为110.6℃时，
1206.35lgp?6.023??2.337110.6?220.24 1343.94olgpB?6.078??2.008110.6?219.85oA解得： 则，
opA?238.23kpap?101.86kpaoB
?1?101.3939.17?2.6?2?238.23101.86?2.339???1??2?2.6?2.339?2.47相平衡关系式: y?
?x2.47x?
1?(??1)x1?1.47x③求最小回流比及操作回流比 a.由相平衡方程及q线方程得：
{
b.由精馏段操作线斜率得：
y?4.3x?1.532.47x y?1?1.47x解得：xq?0.526 yq?0.732
xD?yqRmin??Rmin?1.2
Rmin?1xD?xq
7
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