精馏塔的工艺计算

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1、2精馏塔的工艺计算2.1精馏塔的物料衡算基础数据（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）分离要求：馏出液中乙苯量不大于0.01，釜液中甲苯量不大于0.005。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。XhK，D0.01Xlk, W .5表2.1进料和各组分条件编号组分fi /kmol/hfi /%1苯3.54481.56252甲苯10.63434.68753乙苯212.686893.7500总计226.865

2、9100由分离工程P65式3-23得:LKF1ZXLK ,Wi 1（式 2. 1）XHK ,DXLK ,WD 226.86590.015625 0.046875 0.00513.2434Kmol/h2Wx 2，W213.62250.0051.0681 Kmol/hd2 f2210.63431.06819.5662 Kmol/hd3DX3, D13.2434 10.010.132434 Kmol/h3f3d3212.68680.132434212.5544 Kmol/h表2-2物料衡算表编号组分fi /kmol/h馏出液di釜液i1苯3.54483.544802甲苯10.63439.56621.

3、06813乙苯212.68680.1324212.5544总计226.865913.2434213.62251 0.01 0.005W=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/h 2.2精馏塔工艺计算操作条件的确定一、塔顶温度纯物质饱和蒸气压关联式(化工热力学P199):In (PS/FC)(1 x) 1 (Ax Bx1.5 Cx3 Dx6)x 1 T/Tc表2-3物性参数组份相对分子质量临界温度Tc临界压力FC苯78562.248.9甲苯92591.841.0乙苯106617.236.01318.15/562.注：压力单位O.IMpa，温度单位K表2-3饱和蒸汽压

4、关联式数据名称ABCD苯-6.982731.33213-2.62863-3.33399甲苯-7.286071.38091-2.83433-2.79168乙苯-7.486451.45488-3.37538-2.23048以苯为例，x 1 T/TCIn(P/p) (1 0.434) 11 536(6.98273 0.434 1.33213 0.434 .2.62863 0.4343.33399 0.434 )5.1PS exp( 5.1) 48.9 0.2974 0.1MPaPa0同理，可得 P00.0985 0.1MPa露点方程：0罄-，试差法求塔顶温度i 1 Pip表2-4试差法结果统计t80

5、.085.0100105.5106Pa01.00801.17291.79612.07942.1067Pb00.38710.45870.73940.87120.8840Pc00.16720.20170.34170.40950.4161等式左边2.18711.84881.52980.98040.9664等式右边0.98690.98690.98690.98690.9869故塔顶温度=105.5 C、塔顶压力塔顶压力p顶1.013 0.1Mpa三、塔底温度n泡点方程：Pi Xi p试差法求塔底温度i 1t100110130135136pb00.73940.99221.69871.92491.9728P

6、c00.34170.47260.85390.97951.0063等式左边0.34370.47510.85800.98411.0110等式右边1.01331.01331.01331.01331.0133故塔底温度=136 C四、塔底压力塔底压力p底1.013 O.IMpa五、进料温度进料压力为p进1.013 O.IMpa ,n泡点方程：PiXi pi 1试差法求进料温度t100110130132133PaO1.79612.33573.77773.95214.0415pb00.73940.99221.69871.78661.8318PcO0.34170.47260.85390.90250.9276

7、等式左边0.38310.52600.93920.99161.0186等式右边1.01331.01331.01331.01331.0133故进料温度=133 C六、相对挥发度的计算据化学化工物性数据手册，用插法求得各个数据t顶 105.5 C ,苯 5.961 甲苯 2.514 乙苯 1;t底136 C，甲苯1.96乙苯1 ；t进133 C , 苯4.38 甲苯1.97 乙苯1综上，各个组份挥发度见下表组份进料温度133塔顶温度105.5塔底温度136平均相对挥发度苯4.385.9615.1705甲苯1.972.5141.962.148乙苯1111据清晰分割结果，计算最少平衡级数ig(%D(独)

8、w)NXhkX|_kminlg LK HK塔板数的确定一、最小回流比Rmin9.5612 212.5544)1.06810.1324626lg 2.148.本设计为泡点进料，即饱和液体进料，q=1由恩特伍德公式:i ( xi ,D ) mRminiXiiXi5.1705 0.0156255.17052.148 0.0468752.1481 0.9375 01试差法求得2.35.1705 0.26775.1705 2.3则最小回流比迴卫空3 4 1 1.3042.148 2.312.3、实际回流比根据混合物分离的难易程度，取实际回流比为最小回流比的1.2倍则 R=1.2 Rmin=1.2 X1.

9、304=1.565N Nmin0.52三、全塔理论板数的确定RRminR 11笃芽0.102查化工原理下P33图1-28吉利兰图得将Nmin 6.26代入，求得N=15.2四、进料板的计算lg LK HK(Ns)m3因为Ns Nr n 15.2 册NrNs(NR)m9.5Nr(N沽-N315.211.121( Nr) m1 9.5(Ns)m3NsN Nr15.211.124.08所以，第5层理论板是加料版。3精馏塔主要尺寸的设计3.1塔径的计算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 C塔釜温度：tw=136 C3甲苯 866kg/

10、m塔顶有关参数计算4由化工物性手册查得:苯 885kg/ m3乙苯 867kg / m3气体平均摩尔质量:Mv0.268 78 0.722 92 0.01 10688.39g/ mol气体密度:5PMv 1.01 3 1 05 88.39RTd8.314 103 105.5 27332.85kg/m3液体密度:L 0.268 885 0.722 866 0.01 867 871.102kg/m3Vs39.73 88.393600 2.850.342m3/sL RD 2 13.2434 26.4868kmol / h333进料板有关参数计算V VS 0.342m3/s气相组成：m 2.940.0

11、142.94 0.0051 _2.94 1 _0.005气体平均摩尔质量:Mv 0.014920.986106105.8g / mol气体密度:PMv1.013 105 105.8RTd8.314 103133 273.153.71kg/m3l 0.2687550.7223763 771 0.01761kg/m精馏段塔径计算液相质量流量为:26.4868 87.33 2313kg/h气相质量流量为:39.788.393511.75kg/h流动参数为:0.5V0.523132.850.03773511.75 871.102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：2Ums

12、xVL0.20.7gL由于 L 0.262mPa s水958.31 101.10l 871.102218 0.0033257L 871.102代入上式中得：0.2620.2 u；ax 1.10 0.0033。79.8.即： Umax 3.3m/s由于Umax即：u 0.8umax 0.8 3.32.64m/s由公式0.8D4 0.342,3.14 2.640.51m圆整后为0.6m提溜段塔径计算液相质量流量为:253.35 67.4817096kg/h气相质量流量为:39.7105.84200kg / h流动参数为:0.5輕 3710.284200761同上，查图得: 2 u max0.2L0

13、.4由于 2570.207mPa s水 863l 7701.12V 3710.00488L 761代入上式中得: 2 0 2umax257 1.12 0.00488 0.0002079.80.4即： Umax 3.1m/su 0.8u max 0.8 3.12.48m/s则：D4 0.342,3.14 2.480.53m比较精馏段与提溜段计算结果，二者基本相同。圆整塔径，取D=600mm3.4液体喷淋密度及空塔气速核算精馏段液体喷淋密度为LL2D22331.6/740.33.14 空244.58m3/ m2 h精馏段空塔气速为:v2D23511.752.853600 3.140.621.22m

14、/s提溜段液体喷淋密度为:1709642003.14 匹 2233.3m3 / m2 h提溜段空塔气速为:u3600 3.144200/3.711.11m/ s查规整填料性能参数知350m2/m3，取厶时)0.08m3/(m2 h)则 U (min)Lw(min)0.08 350 28m3 /(m2 h)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: nt = 3.5贝U: HETP 二丄二丄二 0.29m nt3.5由：Z Nt HETP精馏段填料层高度为：Z精 5 0.29 1.45m提溜段填料层高度为：Z提120.293.48m根据设计要求，流出一定的安全系数，填料层高度一般为Z(1.21.5)Z所以Z 精1.451.31.885mZ 提3.481.34.52m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附属设备及主要附件的选型计算一、接管的计算二、(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。Word资料