精餾塔的工藝計算

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(jìn)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。編號組分fi /kmol/hfi /%1苯3.54481.56252甲苯10.63434.68753乙苯212.686893.7500總計226.86591000.005LK，W表2.1進(jìn)料和各

2、組分條件XHK，D O.。1 X|分離工程P65式3-23得:LKZXLK ,WF -1XHK ,DXLK ,W（式 2. 1）226.8659。心5625 046875。曲 13.2434Kmol/h1 0.01 0.005W=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/hWx2, W213.6225 0.0051.0681 Kmol/h精選文庫3d2f2 210.6343 1.06819.5662 Kmol/hd3DX3, D132434 0.010.132434 Kmol/h編號組分fi /kmol/h餾出液di釜液i1苯3.54483.544802甲苯10.63

3、439.56621.06813乙苯212.68680.1324212.5544總計226.865913.2434213.62252.2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(xué)P199):ln(P S/FC)(1 x) 1 (Ax Bx15 Cx3Dx6)x 1 T/TC表2-3物性參數(shù)組份相對分子質(zhì)量臨界溫度Tc臨界壓力FC苯78562.248.9甲苯92591.841.0乙苯106617.236.0注：壓力單位0.1Mpa,溫度單位 K名稱ABCD212.6868 0.132434212.5544Kmol/h3表2-2物料衡算表f3d3精選文庫4以

4、苯為例,In%(1 0.434) 1(6.982730.434 1.33213 0.43415 2.62863 0.4343 3.33399 0.4346)5.1PS exp(5.1)48.90.2974 0.1M Pa Pa0同理，可得Pb00.0985O.IMPa露點方程:n 乂0i 1 Pi-，試差法求塔頂溫度Px 1 T/Tc 1318.15/562.20.434二、塔頂壓力 塔頂壓力P頂1.013 0.1Mpa 三、塔底溫度苯-6.982731.33213-2.62863-3.33399甲苯-7.286071.38091-2.83433-2.79168乙苯-7.486451.4548

5、8-3.37538-2.23048表2-3飽和蒸 汽壓關(guān)聯(lián)式 數(shù)據(jù)t80.085.0100105.5106Pa01.00801.17291.79612.07942.1067Pb00.38710.45870.73940.87120.8840Pc00.16720.20170.34170.40950.4161等式左邊2.18711.84881.52980.98040.9664等式右邊0.98690.98690.98690.98690.9869表2-4試差法結(jié)果統(tǒng)計故塔頂溫度=1055C精選文庫5塔底壓力P底1.0130.1M pa進(jìn)料壓力為P進(jìn)1.0130.1Mpa ,泡點方程:Pi0Xii 1n故

6、塔底溫度=136 C四、塔底壓力五、進(jìn)料溫度試差法求進(jìn)料溫度t100110130132133PaO1.79612.33573.77773.95214.0415PbO0.73940.99221.69871.78661.8318Pc00.34170.47260.85390.90250.9276等式左邊0.38310.52600.93920.99161.0186等式右邊1.01331.01331.01331.01331.0133故進(jìn)料溫度=133 C六、相對揮發(fā)度的計算 據(jù)化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊，用內(nèi)插法求得各個數(shù)據(jù) t頂 105.5 C,苯 5.961 甲苯 2.514 乙苯 1 ;t1001101

7、30135136Pb00.73940.99221.69871.92491.9728Pc00.34170.47260.85390.97951.0063等式左邊0.34370.47510.85800.98411.0110等式右邊1.01331.01331.01331.01331.0133泡點方程:Pi0 xip試差法求塔底溫度i 1精選文庫6Nminic/ XLK /XHK lg()D()W)XHKXLKIg LK HK(嗨 2)1.06810.13246.26Ig 2148t底136 C,甲苯1 2.96乙苯1 ;t進(jìn)133 C, 苯 4.38甲苯1.97乙苯1綜上，各個組份揮發(fā)度見下表組份進(jìn)料

8、溫度133塔頂溫度105.5塔底溫度136平均相對揮發(fā)度苯4.385.9615.1705甲苯1.972.5141.962.148乙苯1111據(jù)清晰分割結(jié)果，計算最少平衡級數(shù)。i (xi,D )m RRmin精選文庫71.2倍222塔板數(shù)的確定、最小回流比Rmin由恩特伍德公式:試差法求得2.3則最小回流比、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則 R=1.2 Rmin=1.2 X.304=1.565本設(shè)計為泡點進(jìn)料,即飽和液體進(jìn)料,q=1iXiXi5.17050.0156252.1480.0468755.17052.1481 0.93750Rmini ( Xi, D )

9、 m 15.1705 0.26775.1705 2.32.148PJ竺 g 11.3042.148 2.31 2.3精選文庫8(NR)m(Ns)mNS因為Ig (d)LK (f)HK-9.5lg LK HKlg ()LK()HK-3Ig LKHKNR15 2( N R)m NR .，(NS)m NSNR(NJm(Ns)m(NJm(NS)m95315.211.121西3NSNR 15.211.124.08三、全塔理論板數(shù)的確定R Rmin1.565 1.304 0102R 11.565 1.查化工原理下P33圖1-28吉利蘭圖得N N竺 0.522四、進(jìn)料板的計算所以,第5層理論板是加料版。精餾

10、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)：Nr=16進(jìn)料板序號：2=5塔頂溫度：tD=105.5 r將Nmin 6.26代入,求得N=15.2精選文庫9塔釜溫度：tW=136C3.3.2塔頂有關(guān)參數(shù)計算4由化工物性手冊查得:33885kg/m 甲苯 866kg/m3乙苯 867kg / m氣體平均摩爾質(zhì)量：MV0.268 78 0.722 920.01 106 88.39g/mol氣體密度:PMVV1.01 3 1 05 88.39液體密度:V 39.73VSRTDL 0.2683600 2.858.31 4 1 031 05.5885 0.722

11、 866摯 0.342m3/SL RD 2 13.2434 26.4868kmol / h333進(jìn)料板有關(guān)參數(shù)計算VS VS，0.342m3/S氣相組成：m 2.94 2.94 0.005a x 12.940.01410.005氣體平均摩爾質(zhì)量:MV 0.014920.986106105.8g / mol氣體密度:PMV1.013 105 105.8RTDL 0.2687550.7223.3.4精餾段塔徑計算液相質(zhì)量流量為:氣相質(zhì)量流量為:2730.012.85kg/m3867 871.102kg/m333.71kg/m38.314 10133 273.15763 771 0.01761kg/

12、m326.4868 87.33 2313kg/h39.7 88.393511.75kg/h精選文庫10精選文庫11流動參數(shù)為:0.5L V0.5二3亙 土乞 0.03773511.75 871.102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:2U msxVL0.20.7由于L 0.262mPa s2.85871.1020.0033代入上式中得:c czQ.20.2622572u max卓 1.10871.1021.10 0.00330 79.8即：Umax3.3m/s由于Umaxu0.8即：u 0.8umax 0.8 3.32.64m/s由公式D撫鵝0.51m圓整后為0.

13、6m3.3.5提溜段塔徑計算液相質(zhì)量流量為:253.35 67.4817096kg/h氣相質(zhì)量流量為:39.7105.84200 kg/h0.5流動參數(shù)為:0.517096 3.710284200761同上，杳圖得: 2 u max0.2L0.4由于 257水 863L 7700.207 mPa1.12L371 0.00488761精選文庫12精選文庫13即:umax 3.1m/s0.8u max 0.8 3.12.48m/s則:D 嚴(yán) J 4 0.3420.53mV u V3.14 2.48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=600mm3.4液體噴淋密度及空塔氣速核算精

14、餾段液體噴淋密度為L/” L2D22331.6/7402344.58m3/ m2 h 0.33.14 2精餾段空塔氣速為:V2D23511.75 2.85_ _ . . 0.63600 3.14 221.22m/s提溜段液體噴淋密度為:17096/U 也彎 33.3m3 / m2C 一 0.63.14 2提溜段空塔氣速為:V2D2420%.713600 3.1421.11m/ s2查規(guī)整填料性能參數(shù)知350m2/m3，取 l_W(min)0.08m3 /(m2 h)貝 U U (min)Lw(min)0.08 350 28m3/(m2 h)精選文庫149.8代入上式中得：Umax2 257 12 O.。0488 O.。00 2 070.2 0.4經(jīng)核算，選用塔徑600mm符合要求。精選文庫151?。簄t = 3.5 貝U： HETP 二一nt1=0.29m3.5精餾段填料層高度為:0.291.45m提溜段填料層高度為:120.293.48m根據(jù)設(shè)計要求，流出一定的安全系數(shù),填料層高