精餾塔的工藝計算.doc

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1、 2 精餾塔的工藝計算 2.1精餾塔的物料衡算 2.1.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù) （一）生產(chǎn)能力： 10萬噸/年，工作日330天，每天按24小時計時。 （二）進料組成： 乙苯212.6868Kmol/h；苯3.5448 Kmol/h；甲苯10.6343Kmol/h。 （三）分離要求： 餾出液中乙苯量不大于0.01，釜液中甲苯量不大于0.005。 2.1.2物料衡算（清晰分割） 以甲苯為輕關(guān)鍵組分，乙苯為重關(guān)鍵組分，苯為非輕關(guān)鍵組分。 表2.1 進料和各組分條件 編號 組分 /kmol/h /% 1 苯 3.5448 1.5625 2 甲苯 10.6

2、343 4.6875 3 乙苯 212.6868 93.7500 總計 226.8659 100 由《分離工程》P65式3-23得： （式2. 1） Kmol/h W=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/h Kmol/h Kmol/h Kmol/h Kmol/h 編號 組分 /kmol/h 餾出液 釜液 1 苯 3.5448 3.5448 0 2 甲苯 10.6343 9.5662 1.0681 3 乙苯 212.6868 0.

3、1324 212.5544 總計 226.8659 13.2434 213.6225 表2-2 物料衡算表 2.2精餾塔工藝計算 2.2.1操作條件的確定 一、塔頂溫度 純物質(zhì)飽和蒸氣壓關(guān)聯(lián)式（化工熱力學 P199）： 表2-3 物性參數(shù) 組份 相對分子質(zhì)量 臨界溫度 臨界壓力 苯 78 562.2 48.9 甲苯 92 591.8 41.0 乙苯 106 617.2 36.0 注：壓力單位0.1Mpa，溫度單位K 名稱 A

4、B C D 苯 -6.98273 1.33213 -2.62863 -3.33399 甲苯 -7.28607 1.38091 -2.83433 -2.79168 乙苯 -7.48645 1.45488 -3.37538 -2.23048 表2-3飽和蒸汽壓關(guān)聯(lián)式數(shù)據(jù) 以苯為例， 同理，可得 露點方程：，試差法求塔頂溫度 表2-4 試差法結(jié)果統(tǒng)計 t 80.0 85.0 100 105.5 106 1.0080 1.1729 1.7961

5、 2.0794 2.1067 0.3871 0.4587 0.7394 0.8712 0.8840 0.1672 0.2017 0.3417 0.4095 0.4161 等式左邊 2.1871 1.8488 1.5298 0.9804 0.9664 等式右邊 0.9869 0.9869 0.9869 0.9869 0.9869 故塔頂溫度=105.5℃ 2、 塔頂壓力 塔頂壓力 3、 塔底溫度 泡點方程： 試差法求塔底溫度 t 100 110 130 135 136 0.7394 0.9922

6、1.6987 1.9249 1.9728 0.3417 0.4726 0.8539 0.9795 1.0063 等式左邊 0.3437 0.4751 0.8580 0.9841 1.0110 等式右邊 1.0133 1.0133 1.0133 1.0133 1.0133 故塔底溫度=136℃ 4、 塔底壓力 塔底壓力 5、 進料溫度 進料壓力為， 泡點方程： 試差法求進料溫度 t 100 110 130 132 133 1.7961 2.3357 3.7777 3.9521 4.0415

7、0.7394 0.9922 1.6987 1.7866 1.8318 0.3417 0.4726 0.8539 0.9025 0.9276 等式左邊 0.3831 0.5260 0.9392 0.9916 1.0186 等式右邊 1.0133 1.0133 1.0133 1.0133 1.0133 故進料溫度=133℃ 6、 相對揮發(fā)度的計算 據(jù)化學化工物性數(shù)據(jù)手冊，用內(nèi)插法求得各個數(shù)據(jù) ℃，； ℃，； ℃， 綜上，各個組份揮發(fā)度見下表 組份 進料溫度133 塔頂溫度105.5 塔底溫度136 平均相對揮發(fā)度

8、 苯 4.38 5.961 5.1705 甲苯 1.97 2.514 1.96 2.148 乙苯 1 1 1 1 據(jù)清晰分割結(jié)果，計算最少平衡級數(shù)。 2.2.2塔板數(shù)的確定 一、最小回流比Rmin 本設(shè)計為泡點進料，即飽和液體進料，q=1 由恩特伍德公式： 試差法求得2.3 則最小回流比 二、實際回流比 根據(jù)混合物分離的難易程度，取實際回流比為最小回流比的1.2倍 則R=1.2 Rmin=1.21.304=1.565 三、全塔理論板數(shù)的確定 查《化工原理》下P33圖1-28吉利蘭圖得 將代

9、入，求得N=15.2 4、 進料板的計算 因為 所以,第5層理論板是加料版。 3 精餾塔主要尺寸的設(shè)計 3.1塔徑的計算 3.3.1填料精餾塔有關(guān)參數(shù) 操作回流比：R=2 理論板數(shù)：NT=16 進料板序號：NF=5 塔頂溫度：tD=105.5℃ 塔釜溫度：tW=136℃ 3.3.2 塔頂有關(guān)參數(shù)計算[4 由化工物性手冊查得： 氣體平均摩爾質(zhì)量： 氣體密度： 液體密度： 3.3.3進料板有關(guān)參數(shù)計算 氣相組成： 氣體平均摩爾質(zhì)量： 氣體密度： 3.3.4精餾段塔徑計算 液相質(zhì)

10、量流量為： 氣相質(zhì)量流量為： 流動參數(shù)為： 由于填料選擇的是金屬孔板波紋填料350Y； 查?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖得： 由于 代入上式中得： 即： 由于 即： 由公式 圓整后為0.6m 3.3.5提溜段塔徑計算 液相質(zhì)量流量為： 氣相質(zhì)量流量為： 流動參數(shù)為： 同上，查圖得： 由于 代入上式中得： 即： 則： 比較精餾段與提溜段計算結(jié)果，二者基本相同。圓整塔徑，取D=600mm 3.4液體噴淋密度及空塔氣速核算 精餾段液體噴淋密度為 精餾段空塔氣速為： 提溜段液體噴淋密度為： 提溜段空塔氣速為： 查規(guī)

11、整填料性能參數(shù)知，取 則 經(jīng)核算，選用塔徑600符合要求。 3.5 填料層高度計算 填料層高度計算采用理論板當量高度法。 對350Y金屬孔板波紋填料，由附錄查每M填料理論板數(shù)為3.5～4塊， ?。?，則： 由： 精餾段填料層高度為： 提溜段填料層高度為： 根據(jù)設(shè)計要求，流出一定的安全系數(shù)，填料層高度一般為 所以 設(shè)計取精餾段填料層高度為2.0m，提溜段填料層高度為4.6m。 3.6附屬設(shè)備及主要附件的選型計算 1、 接管的計算 2、 （1）塔頂蒸汽管：從塔頂至冷凝器的蒸汽導(dǎo)管，必須適合尺寸，以免產(chǎn)生過大壓力降。 11 / 11