2 精餾塔的工藝計(jì)算

1、.2 精餾塔的工藝計(jì)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(shí)計(jì)時(shí)。（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。x0.01x0.005HK，DLK，W表f/kmol/hif /%i編號(hào)組分123苯3.54481.56254.687593.7500100甲苯乙苯總計(jì)10.6343212.

2、6868226.8659由分離工程P65 式 3-23得：z xiWD F（式 2. 1）i11xx,DW0.0156250.0468750.00510.010.005D 226.865913.2434Kmol/hW=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/hW 213.62250.0051.0681Kmol/h2X，W.d f Kmol/h222d D313.24340.010.132434Kmol/hX，D f d 212.68680.132434 212.5544Kmol/h333表 /kmol/h餾出液d釜液編號(hào)組分fiii123苯3.54483.54480

3、甲苯10.6343212.6868226.86599.56620.132413.24341.0681乙苯總計(jì)212.5544213.62252.2精餾塔工藝計(jì)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) P199ln(P /P ) x) (AxBx Cx Dx )S11.536Cx 1T /TC表 臨界溫度T臨界壓力P組份相對(duì)分子質(zhì)量CC苯7892562.2591.8617.248.941.036.0甲苯乙苯106注：壓力單位 0.1Mpa，溫度單位 K名稱ABCD.表苯-6.98273 1.33213-7.28607 1.38091-7.48645 1.4548

4、8-2.62863-2.83433-3.37538-3.33399-2.79168-2.23048甲苯乙苯1T /T 1318.15/562.2 0.434xCIn(P)0.434) 1PC(6.982730.4341.332130.434 2.628630.434 3.333990.434 )5.11.536P 48.9 0.2974MPa P0Sa0.0985P0b1ny露點(diǎn)方程：試差法求塔頂溫度i0ppi1i表tp等式左邊等式右邊故塔頂溫度=105.5二、塔頂壓力塔頂壓力 p 1.013Mpa頂三、塔底溫度.n泡點(diǎn)方程： p x p試差法求塔底溫度0iii1t11360.73940.99

5、221.97280.34170.47261.0063等式左邊 0.3437等式右邊 1.01330.47511.01330.85801.01330.98411.01331.01101.0133故塔底溫度=136四、塔底壓力塔底壓力 p 1.013Mpa底五、進(jìn)料溫度1.013Mpa p，進(jìn)n泡點(diǎn)方程： p x p0iii1試差法求進(jìn)料溫度t11334.0415等式左邊 0.3831等式右邊 1.01330.52601.01330.93921.01330.99161.01331.01861.0133故進(jìn)料溫度=133六、相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)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(gè)數(shù)據(jù)t 105.5，

6、 5.961 2.514 1；乙苯頂苯甲苯.t 136， 1.961；底甲苯乙苯t 133，進(jìn) 4.38 1.971苯甲苯乙苯綜上，各個(gè)組份揮發(fā)度見下表組份苯進(jìn)料溫度 133塔頂溫度 105.5 塔底溫度 136 平均相對(duì)揮發(fā)度4.381.9715.9612.51415.17052.1481甲苯乙苯1.961據(jù)清晰分割結(jié)果，計(jì)算最少平衡級(jí)數(shù)。xx9.5612 212.5544lg(xLK ) ( HK ) )lg()xDW1.0681 0.1324lg2.148N 6.26HKLKlgminLKHK2.2.2 塔板數(shù)的確定一、最小回流比 Rmin本設(shè)計(jì)為泡點(diǎn)進(jìn)料，即飽和液體進(jìn)料，q=1 (x

7、) R 1ii,D m mini x1qi i i x 10i i 1 i試差法求得 2.3則最小回流比 (x )R 111ii，D m 2.3 2.312.3i二、實(shí)際回流比根據(jù)混合物分離的難易程度，取實(shí)際回流比為最小回流比的 1.2 倍則 R=1.2R =1.21.304=1.565min.三、全塔理論板數(shù)的確定RRminR11.5651.3041.56510.102查化工原理下 P33 圖 1-28吉利蘭圖得N Nmin0.52N 2將N 6.26代入，求得 N=15.2min四、進(jìn)料板的計(jì)算ddlg( ) ( ) ffLKHK(N ) R m9.5lgLKHK fflg ( ) ( )

8、LKHK(N ) 3lgSmLKHK(N )NNN N N 15.2，R mRS(N )SR因?yàn)镾m(N )3R m(N )N N 15.211.12Sm(N )9.5R1R m1(N )3SmN N N 15.211.12 4.08SR所以,第 5 層理論板是加料版。3 精餾塔主要尺寸的設(shè)計(jì)3.1塔徑的計(jì)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)：N =16T進(jìn)料板序號(hào)：N =5F塔頂溫度：t =105.5D.塔釜溫度：t =136W3.3.2 塔頂有關(guān)參數(shù)計(jì)算4kg/m3kg m866 /3由化工物性手冊查得：苯甲苯/m30.268780.722920.0110688.39

9、g/mol氣體平均摩爾質(zhì)量：MVPM1.01310 88.3952.85kg/m氣體密度：33VRT8.31410 105.5273VD0.2688850.7228660.01867871.102kg/m3液體密度：L39.7388.39V 0.342m /s336002.85SL2/h3.3.3 進(jìn)料板有關(guān)參數(shù)計(jì)算V V , 0.342m3 /sSS 2.94氣相組成：m2.940.005xy 0.0141 a x 1 2.941 0.005氣體平均摩爾質(zhì)量：M 0.0140.986 105.8g/VPMRT1.01310 105.85氣體密度： kg m33.71 /V8.31410 13

10、3273.15V3D0.2687550.7227637710.01kg/m3L3.3.4 精餾段塔徑計(jì)算液相質(zhì)量流量為： 26.486887.332313 /kg hL氣相質(zhì)量流量為： 39.788.393511.75kg/hV. 0.53511.75 0.5流動(dòng)參數(shù)為： LV VL由于填料選擇的是金屬孔板波紋填料350Y； u2查?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖得： 0.7V0.2msxgLL958.3由于 0.262mPa s1.10水871.102LL 257VL0.262 u 1.109.80.22代入上式中得：0.7即：u 3.3m/su由于即：u 0.8u 0.83.3 2.64m/su =max

11、 V40.342mDS由公式3.142.64u圓整后為0.6m3.3.5 提溜段塔徑計(jì)算液相質(zhì)量流量為： 253.3567.4817096kg/hL氣相質(zhì)量流量為： 39.7105.8 4200kg /hV 0.5 0.5流動(dòng)參數(shù)為： VL VL 2umax0.40.2同上，查圖得：VgLL由于 257 0.207mPasL8637703.717611.120.00488水VLL.2u1.120.004880.0002070.20.4代入上式中得：max9.83.1m/s即：umaxu u 0.83.12.48m/smaxVSu4Dm則：比較精餾段與提溜段計(jì)算結(jié)果，二者基本相同。圓整塔徑，取D

12、=600mm3.4 液體噴淋密度及空塔氣速核算精餾段液體噴淋密度為2331.6 L740.3U 44.58m / m h3 2L0.3 D223.14 22 精餾段空塔氣速為：3511.75V2.850.6u 1.22m/sV 22 2D 3600 3.14 2 提溜段液體噴淋密度為：170964200 Um / m h320.622提溜段空塔氣速為：V3.71um/sV0.6D2 2 22 查規(guī)整填料性能參數(shù)知 350m /m ，取Lm /(m h)2332W(min)則UL0.08m /(m h)32(min)W(min)經(jīng)核算，選用塔徑 600mm 符合要求。.3.5 填料層高度計(jì)算填料層高度計(jì)算采用理論板當(dāng)量高度法。對(duì)350Y金屬孔板波紋填料，由附錄查每米填料理論板數(shù)為3.54塊，1HETP = =1?。簄 =3.5 則：=0.29m，3.5tnt由： Z N HETPT精餾段填料層高度為：50.29