精餾塔的計(jì)算

1、本次設(shè)計(jì)的一部分是設(shè)計(jì)苯酐輕組分塔，塔型選用F1浮閥塔，進(jìn)料為兩組分進(jìn)料連續(xù)型精餾。苯酐為重組分，順酐為輕組分，從塔頂蒸除去，所以該塔又稱為 順酐塔。確定操作條件順酐為揮發(fā)組分，所以根據(jù)第3章物料衡算得摩爾份率：進(jìn)料： xf 5.90720.079474.4323塔頂： XD = 塔底：Xw =該設(shè)計(jì)根據(jù)工廠實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)文獻(xiàn)給出實(shí)際回流比R=2 (R=)，及以下操作條件：塔頂壓力：；塔底壓力：； 塔頂溫度：C；塔底溫度：C； 進(jìn)料溫度：225 T ；塔板效率：Et=基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理(1 )精餾段：圖5-1精餾段物流圖1平均溫度：117.02 225171.01 T21平均壓力：丄3375 193

2、330.0 1010.0 1010.0 1015.03 10 pa275操作狀況下的體積:Vi = 779.2512273 171.010.101 1062733615.03 100.101 10氣體負(fù)荷:=Nm3/hVn=1103.21120.3064氣體密度:液體負(fù)荷:36003409.2240n1103.21123409.2240 Ln=3600m3/s3.0903 kg/m30.9470 m3/s物料質(zhì)量流量 kg/h分子量kg/kmol摩爾流量kmol/h內(nèi)回流98Vo=34.788O 22.4 779.2512Nm3/h標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積:根據(jù)第3章物料衡算，列出精餾段物料流率表如下

3、: 表5-1精餾段物料流率C時(shí) 苯酐的密度為1455kg/m3(2)提餾段:圖5-2提餾段物料圖1平均溫度：237.02 225231.01 T2入料壓力：30 1075 19 14.9kPa75平均壓力：1 14.9 30.02操作狀態(tài)下的體積:497.4054273231.0127360.101 1022.5 1030.101 106根據(jù)第3章物料衡算列出提餾段內(nèi)回流如下圖： 表5-2 提餾段內(nèi)回流物料質(zhì)量流量kg/h分子量kg/kmol摩爾流量kmol/h內(nèi)回流98標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積：V 22.2056 22.4 497.4054Nm3/h1=Nm3/h氣體負(fù)荷:氣體密度751.01623

4、6000.2086 m3/s= 8788.5420m= 751.016211.7022 kg/m 3查得進(jìn)料狀態(tài)順酐與苯酐混合物在溫度225E下，含順酐（wt）%,密度1546kg/m3。塔底含順酐很少，可近似為純苯酐，在塔頂?shù)臏囟燃皦毫顟B(tài)下苯 酐的密度為1530kg/m3o液體的平均密度：1530 1546 1538kg/m3，液體28788.54203 3,負(fù)何 Lm0.80 10 m3/s1538 3600塔板數(shù)的確定由于進(jìn)料中順酐的摩爾分率很小， 里采用假設(shè)全回流計(jì)算理論最少塔板數(shù)無法用常規(guī)的作圖法求解塔板數(shù)。所以這Nmin，下面應(yīng)用芬斯克方程14式有：N minlg1 XD1-Xw

5、1-XDXwlgam查得全塔平均相對揮發(fā)度am=，及精餾段平均響度揮發(fā)度 所以全塔的最少理論板層數(shù)：,0.85021 0.002lgK11 0.85020.002N min lg3.7XD1XF精餾段最少理論板層數(shù)：N1lgaIg0.85021 0.07941 0.85020.079445R Rmin 由：R 1對應(yīng)吉利蘭圖查得:2 1.5 =2 1 =所以對全塔：N Nmin=N 5.10.48N 2N 2N N min N 2解得全塔理論板數(shù)：N=N21 7對精餾段：N匕0.48N2 2解得精餾段理論塔板數(shù)：N2= 所以提餾段理論塔板數(shù)：N3= 所以得到實(shí)際板層數(shù):N精=N提=精餾段:全塔

6、實(shí)際板層數(shù): 實(shí)際進(jìn)料板：提餾段:N 總=25Nt=12塔徑的計(jì)算及板間距離的確定由于浮閥塔塔板效率高，生產(chǎn)能力大， 且結(jié)構(gòu)簡單，塔的造價(jià)低，所以本次 設(shè)計(jì)采用的是F1型浮閥塔，設(shè)全塔選用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，板間距 Ht=，且因?yàn)樵擁橍?塔為減壓塔，所以設(shè)計(jì)溢流堰高 hc= 5.4.1精餾段 (1)精餾段功能參數(shù)：5()、=Vnv塔板間的有效高度H0=HehC=由史密斯圖13查得：C200.041，塔頂溫度C下順=m，苯酐=m，所以 1 = x +x =m進(jìn)料層溫度225C下順=m， 苯酐=m所以 2 = x +x =m所以精餾段液相平均表面張力20.15 19.21(3)計(jì)算出操作物系的負(fù)荷因子C=C

7、20盤0.2= 0.0410.219.6200.040所以最大空塔氣速Umax0.040 1455 3.°9030.86m/s3.0903設(shè)計(jì)氣速：取安全系數(shù)U= U maxVnD=i 0.785U0.30640.785 0.6070.830 m5.4.2提餾段(1)精餾段功能參數(shù)為：丄)v塔板間有效高度：Ho=由史密斯圖得負(fù)荷系數(shù):C20塔底溫度C下順=m,苯酐=m所以 3 = x +x =m所以提餾段液相平均表面張力16.2719.21=m0.2(3)計(jì)算出操作物系的負(fù)荷因子C20200.0510.217.7420所以最大空塔氣速：Umax C l V0.0491538 仇702

8、20.54m/s11.7022設(shè)計(jì)氣速取安全系數(shù)為，則 U= UmaxVmD 0.785U0.20860.888m0.785 0.378對全塔，取圓整D=900mm塔截面積At -D20.785 0.90020.639m24塔高的計(jì)算精餾段有效高度：Zi (Ni-1)Ht 11 1 0.35 3.5m提餾段有效高度：J N2 -1 Ht 14 1 0.35 4.55m在進(jìn)料板上方開一人孔，其高度為所以精餾塔的有效高度為Z Z1 J 0.8 8.05m溢流堰長計(jì)算上面計(jì)算得出的塔徑為900mm，遠(yuǎn)小于2m,所以溢流方式采用單溢流。堰 長lw 一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，對于此次塔設(shè)備的弓形降液管，堰長：lw 0.7D0.7 900 630mm塔體厚度的計(jì)算本次設(shè)計(jì)中精餾操作為減壓操作，塔體材料選用Q235-A，該材料的許用應(yīng)力:t 86MPa，厚度附加量2mm塔體內(nèi)液柱高度16:h0.04n總總、0.04 250.10m液柱靜壓力：Ph10 6gh10 61538 9.8 0.10.00147MPa0.05 p （可忽略)計(jì)算壓力：PcpPhP0.11MPa塔體計(jì)算厚度：PcDit°11 9001.414mm2Pc 286 0.85 0.11塔體設(shè)計(jì)厚度：c23.1mm塔體名義厚度：