精餾塔的工藝計算

--.z..z.2 精餾塔的工藝計算精餾塔的物料衡算根底數(shù)據(jù)〔一〕生產(chǎn)力量：10萬噸/年，工作日330天，每天按24小時計時?！捕尺M(jìn)料組成：乙苯212.6868Kmol/h3.5448Kmol/h10.6343Kmol/h?！踩硠e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。物料衡算〔清楚分割〕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。表2.1 進(jìn)料和各組分條件編號組分f/kmol/hif編號組分f/kmol/hif/%i1苯3.54481.56252甲苯10.63434.68753乙苯總計212.6868226.865993.7500100DF

LKi1

i

1x

HK,D

xD226.8659

0.04687510.010.005Kmol/hW=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/h2WX2，W213.62250.0051.0681Kmol/hd2f2210.63431.06819.5662Kmol/hd3DX3，D13.24340.010.132434Kmol/h f d 212.68680.132434212.5544Kmol/h表2-2表2-2物料衡算表編號組分f/kmol/hi餾出液di釜液i1苯3.54483.544802甲苯10.63439.56621.06813乙苯212.68680.1324212.5544

精餾塔工藝計算件確實定總計 226.8659

13.2434

213.6225

純物質(zhì)飽和蒸氣壓關(guān)聯(lián)式〔化工熱力學(xué)P199表2-3 物性參數(shù)苯78562.248.9苯78562.248.9甲苯92591.841.0乙苯 106

臨界溫度TC617.2

PC36.0

0.1Mpa，溫度單位K表2-3飽和蒸汽壓關(guān)聯(lián)式數(shù)據(jù)名稱 A B C D

以苯為例，x1T/T苯-6.98273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

1318.15/562.同理，可得P00.09850.1MPabiyi

1，試差法求塔頂溫度

露點方i1

p0 pit80.085.0100t80.085.0100105.51061.00801.17291.79612.07942.10670.38710.45870.73940.87120.88400.16720.20230.34170.40950.41612.18711.84881.52980.98040.96640.98690.98690.98690.98690.9869pa0ppa0pb0pc0等式左邊等式右邊塔頂壓力p頂

0.1Mpa三、塔底溫度泡點方程：

p0x p試差法求塔底溫度i ii1t100110130135136pb00.73940.99221.69871.92491.9728pc00.34170.47260.85390.97951.0063等式左邊0.34370.47510.85800.98411.0110等式右邊1.01331.01331.01331.01331.0133=136℃四、塔底壓力塔底壓力p底

0.1Mpa五、進(jìn)料溫度進(jìn)料壓力為p進(jìn)1.0130.1Mpa，泡點方程： ni1

p0xpi i試差法求進(jìn)料溫度t100110130132133pa01.79612.33573.77773.95214.0415pb00.73940.99221.69871.78661.8318pc00.34170.47260.85390.90250.9276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℃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 105.5℃，頂 t 136℃，

5.961甲苯1.96

2.514乙苯1；

1；底 甲苯 乙苯t 133℃， 4.38 1.97 1進(jìn) 苯 甲苯 乙苯綜上，各個組份揮發(fā)度見下表組份進(jìn)料溫度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)清楚分割結(jié)果，計算最少平衡級數(shù)。塔板數(shù)確實定Rminq=1

(xi

)i,D mR 1試差法求得2.3則最小回流比二、實際回流比

i

min依據(jù)混合物別離的難易程度，取實際回流比為最小回流比的1.2倍R=1.2Rmin

=1.2×1.304=1.565三、全塔理論板數(shù)確實定查“化工原理“下P331-28吉利蘭圖得將N 6.26代入，求得N=15.2min四、進(jìn)料板的計算N N

(N ) NN15.2，Rm R由于 S R

(N) NSm S5層理論板是加料版。3 精餾塔主要尺寸的設(shè)計3.1塔徑的計算 操作回流比：R=2理論板數(shù)：NT=16塔頂溫度：tD=105.5℃塔釜溫度：t=136℃W塔頂有關(guān)參數(shù)計算[4 885kg/m3 866kg/m3由化工物性手冊查得： 苯 甲苯氣體平均摩爾質(zhì)量：M 0.268780.722920.0110688.39g/molV

PMV

1.01310588.39

2.85kg/m3V RTD

8.314103

105.5273液體密度： 0.2688850.7228660.01867871.102kg/m3L進(jìn)料板有關(guān)參數(shù)計算氣相組成： 2.94m氣體平均摩爾質(zhì)量：

PM”V

1.013105105.8

3.71kg/m3V RTD

8.314103

133273.15精餾段塔徑計算液相質(zhì)量流量為： 26.486887.332313kg/hL氣相質(zhì)量流量為：V

39.788.393511.75kg/h流淌參數(shù)為：

0.5 2313 2.85 0.5

0.0377LVV L

3511.75871.102由于填料選擇的是金屬孔板波浪填料350Y；u2

msx

V0.2

0.7g L水由于 0.262mPas水L L

958.3871.102

1.10max0.2620.2u2max

1.100.0033

0.7即：u 3.3m/smax

9.8由于u

=max

u u0.8u440.3423.142.64

max

0.83.32.64m/suuS

0.51m3.3.5提溜段塔徑計算”253.3567.4817096kg/hL氣相質(zhì)量流量為：” 39.7105.84200kg/hV流淌參數(shù)為：

”

”0.5 170963.710.5

0.28 L V

” ”V L

4200761

u”max

2””V

”0.2

0.4g ” LL由于257” 0.207mPasL代入上式中得：u”

22571.120.004880.0002070.2max9.8max

0.4D

即：u” 3.1m/smax4VSu”44VSu”40.3423.142.48比較精餾段與提溜段計算結(jié)果，二者根本一樣。圓整塔徑，取D=600mm精餾段液體噴淋密度為精餾段空塔氣速為：提溜段空塔氣速為：查規(guī)整填料性能參數(shù)知350m2/m3，取LW(min)

0.08m3/(m2h)則U L

0.0835028m3/(m2h)(min) W(min)經(jīng)核算，選用塔徑600mm符合要求。填料層高度計算填料層高度計算承受理論板當(dāng)量高度法。對350Y金屬孔板波浪填料，由附錄查每米填料理論板數(shù)為3.5～4塊，取：nt

=3.5，HETP=n1t1

=13.5

=0.29m由：ZN HE