精餾塔設(shè)計苯和甲苯PPT課件

1、 目錄目錄精餾塔設(shè)計設(shè)計項目介紹設(shè)計項目介紹1塔板數(shù)計算塔板數(shù)計算2塔板設(shè)計塔板設(shè)計3力學(xué)衡算力學(xué)衡算4其他部分的設(shè)計其他部分的設(shè)計5第1頁/共37頁設(shè)計任務(wù)設(shè)計任務(wù) 年產(chǎn)8萬噸產(chǎn)品； 年生產(chǎn)300天，24h運(yùn)行 進(jìn)料液中輕組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30的摩爾分率 塔頂輕組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98的摩爾分率 塔底輕組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2的摩爾分率第2頁/共37頁 物料衡算物料衡算Step 1Step 2Step 3原料液及塔頂、塔底摩爾分率原料液及塔頂、塔底摩爾分率XF、XD、XW原料液、塔頂、塔底產(chǎn)品的平均原料液、塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量摩爾質(zhì)量Step 1物料衡算物料衡算產(chǎn)品生產(chǎn)量產(chǎn)品生產(chǎn)量D、進(jìn)料流量、進(jìn)料流

2、量F、塔底產(chǎn)品流量塔底產(chǎn)品流量W第3頁/共37頁 物料衡算物料衡算 1.原料液及塔頂、塔底摩爾分率 苯:MA=78.11kg/kmol 甲苯:MB=92.14 kg/kmol進(jìn)料液中輕組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30的摩爾分率XF=（0.30/78.11）/（0.30/78.11+0.70/92.14）=0.336塔頂輕組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98的摩爾分率XD=（0.98/78.11）/（0.98/78.11+0.02/92.14）=0.983塔底輕組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2的摩爾分率XW=（0.02/78.11）/（0.02/78.11+0.98/92.14）=0.024第4頁/共37頁 物料衡算物料衡算2.原料液、塔頂、

3、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量原料液:MF=xFMA+(1-xF)MB=0.33678.11+(1-0.336)92.14=87.43kg/kmol塔頂: MD=xDMA+(1-xD)MB=0.98378.11+(1-0.983)92.14=78.35kg/kmol塔底: MW=xWMA+(1-xW)MB=0.02478.11+(1-0.024)92.14=91.80kg/kmol塔頂?shù)钠骄栙|(zhì)量由xD=y1=0.983代入氣液平衡方程得x1=0.959MvDm= xDMA+(1-xD)MB=0.98378.11+(1-0.983)92.14=78.35kg/kmolMLDm= x1MA+(1-x1

4、)MB=0.95978.11+(1-0.959)92.14=78.68kg/kmol第5頁/共37頁 物料衡算物料衡算2.原料液、塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量由XF =0.336代入氣液平衡方程得yF=0.556MvFm= yFMA+(1-yF)MB=0.55678.11+(1-0.556)92.14=84.34kg/kmolMLFm= xFMA+(1-xF)MB=0.33678.11+(1-0.336)92.14=87.43kg/kmol塔底平均摩爾質(zhì)量由xw=0.024代入氣液平衡方程得yw=0.046MvFm= ywMA+(1-yw)MB=0.04678.11+(1-0

5、.046)92.14=91.49kg/kmolMLFm= xwMA+(1-xw)MB=0.02478.11+(1-0.024)92.14=91.80kg/kmol第6頁/共37頁 物料衡算物料衡算2.原料液、塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量精餾段的平均摩爾質(zhì)量Mvm=(78.35+84.34)/2=81.34 kg/kmolMLm=(78.68+87.43)/2=83.06kg/kmol提餾的平均摩爾質(zhì)量Mvm=(91.49+84.34)/2=87.92 kg/kmolMLm=(91.80+87.43)/2=89.62kg/kmol第7頁/共37頁 物料衡算物料衡算3.物料衡算產(chǎn)品生產(chǎn)量總物料衡算

6、 F=D+W 輕組分物料衡算 FxF=DxD+Wxw代入數(shù)據(jù)可得F=127.09+W F*0.336=0.983*127.09+0.024W所以可得F=435.88 kmol/hW=294.07 kmol/h78 1011111.1124 300141.81/78.35DDkmol hM第8頁/共37頁理論塔板計算理論塔板計算相對揮發(fā)度相對揮發(fā)度回流比回流比R精餾塔的氣、液相負(fù)荷精餾塔的氣、液相負(fù)荷V、L操作線方程操作線方程理論板計算理論板計算實(shí)際板數(shù)實(shí)際板數(shù)計算計算第9頁/共37頁 理論塔板計算理論塔板計算1.相對揮發(fā)度的求取相對揮發(fā)度的求取第10頁/共37頁 理論塔板計算理論塔板計算2.回

7、流比回流比R的求取的求取第11頁/共37頁 理論塔板計算理論塔板計算3精餾塔的氣、液相負(fù)荷精餾塔的氣、液相負(fù)荷第12頁/共37頁 理論塔板計算理論塔板計算4.操作線方程操作線方程第13頁/共37頁 理論塔板計算理論塔板計算5.理論板計算理論板計算理論板（不包括再沸器）理論板（不包括再沸器）為為13塊，進(jìn)料板為第塊，進(jìn)料板為第8板。板。第14頁/共37頁 理論塔板計算理論塔板計算5.理論板計算理論板計算第15頁/共37頁 實(shí)際板的計算實(shí)際板的計算第16頁/共37頁 實(shí)際板的計算實(shí)際板的計算第17頁/共37頁 實(shí)際板的計算實(shí)際板的計算第18頁/共37頁 精餾塔的塔體工藝尺寸計算精餾塔的塔體工藝尺寸

8、計算 1.塔徑的計算1.2.3.4.操作壓力的計算操作溫度的計算液體平均表面張力平均密度的計算第19頁/共37頁 精餾塔的塔體工藝尺寸計算精餾塔的塔體工藝尺寸計算操作壓力的計算塔頂操作壓力 PD=P0+P表=101.3+4=105.3kPa每層塔板壓降 P=0.9kPa進(jìn)料板壓力 PF=105.3+0.9*13=117kPa塔底板壓力 PF=105.3+0.9*25=127.8kPa精餾段平均壓力 Pm1=(105.3+117)/2=111.2kPa提餾段平均壓力 Pm2=(105.3+127.8)/2=116.6kPa操作溫度的計算塔頂溫度 tD=80.40進(jìn)料板溫度 tF=97.33塔底溫

9、度 tW=111.52精餾段平均溫度 tm=（80.40+97.33）/2=88.87提餾段平均溫度 tm=（111.52+97.33）/2=104.431.塔徑的計算塔徑的計算第20頁/共37頁 精餾塔的塔體工藝尺寸計算精餾塔的塔體工藝尺寸計算液體平均表面張力的計算塔頂：由tD=80.40，查手冊得1=21.22mN/m, 2 =21.65N/m所以可得D =0.983*21.22+0.017*21.65=21.23N/m進(jìn)料板：由tF=97.33，查手冊得1 =19.17 mN/m； 2 =19.78mN/m所以可得F =0.336*19.17+0.664*19.78=19.75mN/m精

10、餾段液相平均表面張力L =（21.13+19.75）/2=20.44mN/m1.塔徑的計算塔徑的計算第21頁/共37頁 精餾塔的塔體工藝尺寸計算精餾塔的塔體工藝尺寸計算1.塔徑的計算塔徑的計算第22頁/共37頁 精餾塔的塔體工藝尺寸計算精餾塔的塔體工藝尺寸計算1.塔徑的計算塔徑的計算第23頁/共37頁 精餾塔的塔體工藝尺寸計算精餾塔的塔體工藝尺寸計算1.塔徑的計算塔徑的計算第24頁/共37頁 精餾塔的塔體工藝尺寸計算精餾塔的塔體工藝尺寸計算1.塔徑的計算塔徑的計算第25頁/共37頁 精餾塔的塔體工藝尺寸計算精餾塔的塔體工藝尺寸計算1.塔徑的計算塔徑的計算第26頁/共37頁 精餾塔的塔體工藝尺寸

11、計算精餾塔的塔體工藝尺寸計算1.塔徑的計算塔徑的計算第27頁/共37頁 精餾塔的塔體工藝尺寸計算精餾塔的塔體工藝尺寸計算1.塔徑的計算塔徑的計算第28頁/共37頁 精餾塔的塔體工藝尺寸計算精餾塔的塔體工藝尺寸計算2.精餾塔有效高度的計算精餾塔有效高度的計算第29頁/共37頁 塔板塔板工藝結(jié)構(gòu)工藝結(jié)構(gòu)及及尺寸尺寸溢流溢流裝置裝置塔板塔板布置布置降液管得降液管得底隙高度底隙高度h0降液管得降液管得寬度寬度Wd和和降液管的降液管的面積面積Af溢流堰長（溢流堰長（出口堰長）出口堰長）Lw，出口堰出口堰高高 hw塔板分塊塔板分塊邊緣區(qū)寬邊緣區(qū)寬度度Wc與安與安定區(qū)寬度定區(qū)寬度Ws開孔區(qū)面開孔區(qū)面積積Aa

12、第30頁/共37頁 塔板塔板工藝結(jié)構(gòu)工藝結(jié)構(gòu)及及尺寸尺寸 1.溢流裝置 采用單溢流型的平頂弓形溢流堰、弓形降液管、平形降液盤。 溢流堰長（出口堰長）Lw 取Lw=0.7DT=1.75m。 堰上溢流強(qiáng)度: Lh/Lw=32.92m3/（m.h） 0.006（滿足要求）所以可得 hw= hL-how=0.0697m第31頁/共37頁 塔板塔板工藝結(jié)構(gòu)工藝結(jié)構(gòu)及及尺寸尺寸 1.溢流裝置 降液管得寬度Wd和降液管的面積Af 由Lw/DT=0.7,查弓形降液管幾何關(guān)系圖得Wd/ DT=0.14，Af/AT=0.09，即Wd=0.35m , AT=0.785DT2=4.91m2,Af=0.441m2 液體

13、在降液管內(nèi)的停留時間為： =AfHT/Ls=16.54s5s（滿足要求） 降液管得底隙高度h0 液體通過降液管底隙的流速一般為0.070.25m/s，取液體通過降液管底隙的流速u，0=0.15m/s，則 h0=Ls/Lw u，=0.0610m hw-h0=0.008 0.006（滿足要求）第32頁/共37頁 塔板塔板工藝結(jié)構(gòu)工藝結(jié)構(gòu)及及尺寸尺寸2.塔板布置 塔板分塊，因DT=2500mm，可將塔板分作6塊安裝。邊緣區(qū)寬度Wc與安定區(qū)寬度Ws 邊緣區(qū)寬度Wc：取60mm。 安定區(qū)寬度Ws：DT 1.5m。取Ws=80mm。開孔區(qū)面積Aa 開孔區(qū)面積可根據(jù)公式Aa=2x*（R2-x2）1/2+(/180)R2*sin-1(x/R) X=DT/2-（Wd+Ws）=0.82m,R=DT/2-Wc=1.19m 所以可得Aa =3.567m2第33頁/共37頁2021-11-17第34頁/共37頁2021-11-17 開孔率開孔率 開孔率是指篩孔總面積 Ao m2與開孔面積 Aa m2之比，即 200)/(907