精馏塔的工艺计算11921.pdf

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1、-.z.2 精馏塔的工艺计算 2.1 精馏塔的物料衡算 2.1.1 根底数据 一生产能力：10 万吨/年，工作日 330 天，每天按 24 小时计时。二进料组成：乙苯 212.6868Kmol/h；苯 3.5448 Kmol/h；甲苯 10.6343Kmol/h。三别离要求：馏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 以甲苯为轻关键组分，乙苯为重关键组分，苯为非轻关键组分。表 2.1 进料和各组分条件 由别离工程P65式 3-23得：,1,1LKiLK WiHK DLK WzxDFxx 005.001.01046875.0015625.0865

2、9.226DKmol/h W=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/h 0681.1005.06225.21322WXW，Kmol/h 5662.90681.16343.10222fdKmol/h 132434.001.02434.1333DXDd，Kmol/h 编号 组分 if/kmol/h if/%1 苯 3.5448 1.5625 2 甲苯 10.6343 4.6875 3 乙苯 212.6868 93.7500 总计 226.8659 100-.z.5544.212132434.06868.212333dfKmol/h 表 2-2 物料衡算表 2.2 精馏

3、塔工艺计算 2.2.1 操作条件确实定 一、塔顶温度 纯物质饱和蒸气压关联式化工热力学 P199：表 2-3 物性参数 注：压力单位0.1Mpa，温度单位 K 表 2-3 饱和蒸汽压关联式数据 以 苯 为 例，2.562/15.3181/1CTTx 同 理，可 得MPaPb1.00985.00 露点方程：niiippy101，试差法求塔顶温度 表 2-4 试差法结果统计 编号 组分 if/kmol/h 馏出液id 釜液i 1 苯 3.5448 3.5448 0 2 甲苯 10.6343 9.5662 1.0681 3 乙苯 212.6868 0.1324 212.5544 总计 226.865

4、9 13.2434 213.6225 组份 相对分子质量 临界温度CT 临界压力CP 苯 78 562.2 48.9 甲苯 92 591.8 41.0 乙苯 106 617.2 36.0 名称 A 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 t 80.0 85.0 100 105.5 106-.z.故塔顶温度=105.5 二、塔顶压力 塔顶压力Mpap1.0013.1顶 三、塔底温度 泡点方程：pxpniii10

5、试差法求塔底温度 故塔底温度=136 四、塔底压力 塔底压力Mpap1.0013.1底 五、进料温度 进料压力为Mpap1.0013.1进，0ap 1.0080 1.1729 1.7961 2.0794 2.1067 0bp 0.3871 0.4587 0.7394 0.8712 0.8840 0cp 0.1672 0.2021 0.3417 0.4095 0.4161 等式左边 2.1871 1.8488 1.5298 0.9804 0.9664 等式右边 0.9869 0.9869 0.9869 0.9869 0.9869 t 100 110 130 135 136 0bp 0.7394

6、0.9922 1.6987 1.9249 1.9728 0cp 0.3417 0.4726 0.8539 0.9795 1.0063 等式左边 0.3437 0.4751 0.8580 0.9841 1.0110 等式右边 1.0133 1.0133 1.0133 1.0133 1.0133-.z.泡点方程：pxpniii10 试差法求进料温度 故进料温度=133 六、相对挥发度的计算 据化学化工物性数据手册，用内插法求得各个数据 5.105顶t，961.5苯514.2甲苯1乙苯；136底t，96.1甲苯1乙苯；133进t，38.4苯97.1甲苯1乙苯 综上，各个组份挥发度见下表 据清晰分割结

7、果，计算最少平衡级数。2.2.2 塔板数确实定 t 100 110 130 132 133 0ap 1.7961 2.3357 3.7777 3.9521 4.0415 0bp 0.7394 0.9922 1.6987 1.7866 1.8318 0cp 0.3417 0.4726 0.8539 0.9025 0.9276 等式左边 0.3831 0.5260 0.9392 0.9916 1.0186 等式右边 1.0133 1.0133 1.0133 1.0133 1.0133 组份 进料温度 133 塔顶温度 105.5 塔底温度 136 平均相对挥发度 苯 4.38 5.961 5.17

8、05 甲苯 1.97 2.514 1.96 2.148 乙苯 1 1 1 1-.z.一、最小回流比Rmin 本设计为泡点进料，即饱和液体进料，q=1 由恩特伍德公式：1)(min,RximDii 试差法求得2.3 则最小回流比 二、实际回流比 根据混合物别离的难易程度，取实际回流比为最小回流比的 1.2 倍 则R=1.2 Rmin=1.21.304=1.565 三、全塔理论板数确实定 查化工原理下 P33 图 1-28 吉利兰图得 将26.6minN代入，求得N=15.2 四、进料板的计算 因为 SRmSmRRSNNNNNNN)()(2.15，所以,第 5 层理论板是加料版。3 精馏塔主要尺寸

9、的设计 3.1塔径的计算 3.3.1 填料精馏塔有关参数 操作回流比：R=2 理论板数：NT=16 进料板序号：NF=5 塔顶温度：tD=105.5-.z.塔釜温度：tW=136 3.3.2 塔顶有关参数计算4 由化工物性手册查得：3/885mkg苯3/866mkg甲苯 气体平均摩尔质量：molgMV/39.8810601.092722.078268.0 气体密度：335/85.22735.10510314.839.8810013.1mkgRTPMDVV 液体密度：3/102.87186701.0866722.0885268.0mkgL 3.3.3 进料板有关参数计算 气相组成：94.2m 气

10、体平均摩尔质量：气体密度：335/71.315.27313310314.88.10510013.1mkgRTPMDVV 3.3.4 精馏段塔径计算 液相质量流量为：hkgL/231333.874868.26 气相质量流量为：hkgV/75.351139.887.39 流动参数为：0377.0102.87185.275.351123135.05.0LVVL 由于填料选择的是金属孔板波纹填料350Y；查埃克特通用关联图得：7.02.02LLVmsxgu 由于smPaL262.010.1102.8713.958L水 代入上式中得：7.08.90033.010.1262.02max2.0u 即：smu

11、/3.3max-.z.由于 max0.8uu=即：smuu/64.23.38.08.0max 由公式muVDS51.064.214.3342.044 圆整后为0.6m 3.3.5 提溜段塔径计算 液相质量流量为：hkgL/1709648.6735.253 气相质量流量为：hkgV/42008.1057.39 流动参数为：28.076171.34200170965.05.0LVVL 同上，查图得：4.02.02maxLLVgu 由于257smPaL207.0 代入上式中得：4.08.9000207.000488.012.12572.02maxu 即：smu/1.3max 则：muVDS53.04

12、8.214.3342.044 比较精馏段与提溜段计算结果，二者根本一样。圆整塔径，取D=600mm 3.4 液体喷淋密度及空塔气速核算 精馏段液体喷淋密度为 精馏段空塔气速为：提溜段液体喷淋密度为：提溜段空塔气速为：查规整填料性能参数知32/350mm，取)/(08.023(min)hmmLW 则)/(2835008.023(min)(min)hmmLUW-.z.经核算，选用塔径 600mm符合要求。3.5 填料层高度计算 填料层高度计算采用理论板当量高度法。对350Y金属孔板波纹填料，由附录查每米填料理论板数为3.54块，取：3.5tn=，则：110.293.5tHETPmn=由：HETPNZT 精馏段填料层高度为：mZ45.129.05精 提溜段填料层高度为：mZ48.329.012提 根据设计要求，流出一定的平安系数，填料层高度一般为 所以 mZ885.13.145.1精 设计取精馏段填料层高度为 2.0m，提溜段填料层高度为4.6m。3.6附属设备及主要的选型计算 一、接收的计算 二、1塔顶蒸汽管：从塔顶至冷凝器的蒸汽导管，必须适合尺寸，以免产生过大压力降。