多組分精餾的簡(jiǎn)捷計(jì)算和逐板計(jì)算舉例

多組分精餾塔的簡(jiǎn)捷計(jì)算和逐板計(jì)算舉例氣液混合為進(jìn)料，狀態(tài)不清楚。其他已知的條件：①塔頂為部分冷凝器，即氣相出料；部分冷凝器溫度-100℃，采用乙烯作為冷卻介質(zhì)；②工廠常用條件：全塔壓40atm，全塔平均溫度-39℃；③入塔裂解氣壓力40atm，溫度-60℃；④分離要求：塔釜C2=回收率≥98%；塔釜C10帶入量≤0.051kmol/h。求解：①物料預(yù)分布（涉及輕重關(guān)鍵組分的選取，物料分割方法：清晰分割和非清晰分割）②求解塔頂溫度（露點(diǎn)計(jì)算）③求解塔釜溫度（泡點(diǎn)計(jì)算）④進(jìn)料狀態(tài)（閃蒸：部分氣化部分冷凝）⑤簡(jiǎn)捷計(jì)算理論板數(shù)（Nmin、Rmin、R、吉利蘭關(guān)聯(lián)圖）⑥進(jìn)料位置的確定（nmin，Rmin、R、吉利蘭關(guān)聯(lián)圖）⑦逐板計(jì)算N（相平衡方程和操作線方程）解：①物料預(yù)分布（采用非清晰分割法的圖解法）Ⅰ：首先確定輕重關(guān)鍵組分：C2=：重關(guān)鍵組分（h）；C10：輕關(guān)鍵組分（l）。塔釜：頂?shù)追植迹篊10塔頂：C2=塔頂：

塔釜：

頂?shù)追植迹孩颍汗S常用條件：全塔壓40atm，全塔平均溫度-39℃，求解，暫且采用工廠常用的條件，后面需要驗(yàn)證。從已知的

、與

、作圖：

在對(duì)應(yīng)的找到對(duì)應(yīng)的；根據(jù)公式計(jì)算得到對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙得到：②：求塔頂溫度氫氣從塔頂出來(lái)，不能被溫度-100℃乙烯作為冷卻介質(zhì)的部分冷凝器冷卻下來(lái)，C10被冷卻后回流到塔中。塔頂沒(méi)有C3=、i—C40。求解塔頂溫度采用露點(diǎn)方程計(jì)算：假設(shè)溫度-95℃，全塔壓力仍然為40atm，采用驗(yàn)證。③塔釜溫度根據(jù)求出塔頂溫度-95℃和工廠常用的條件：全塔平均溫度-39℃，得到一個(gè)大概的塔釜溫度：考慮全塔的阻力降可以忽略，仍然認(rèn)為全塔壓力為40atm。在塔釜溫度17℃和塔壓為40atm的情況下，采用泡點(diǎn)方程來(lái)驗(yàn)證塔釜溫度。

在采用簡(jiǎn)捷法計(jì)算理論板的時(shí)候，用到回流比，回流比與進(jìn)料狀態(tài)有關(guān)系，下面求解進(jìn)料狀態(tài)。④進(jìn)料狀態(tài)進(jìn)料溫度―60℃，壓力為40atm，塔全壓也為40atm，壓力沒(méi)有發(fā)生變化，所以在進(jìn)料過(guò)程中不存在閃蒸過(guò)程，用液化率或者氣化率來(lái)表示進(jìn)料狀態(tài)都可以的。

ki為―60℃，壓力為40atm的數(shù)據(jù)。來(lái)判斷。假設(shè)，得出，采用牛頓迭代法計(jì)算得出：，得出這樣進(jìn)料的液相分率。⑤簡(jiǎn)捷計(jì)算最少理論板數(shù)塔釜溫度17℃，利用氣相中的烷烴冷凝提供塔釜中需要的熱量，可以認(rèn)為是塔頂部分冷凝，塔釜泵廂式循環(huán)。其中需要注意的問(wèn)題：zi是題面中的數(shù)據(jù)；1-q=0.36；采用牛頓迭代法；b組分選?。╥—C40揮發(fā)度最?。?；采用全塔平均溫度-39℃和壓力為40atm的相對(duì)揮發(fā)數(shù)據(jù)。（注意換算到）最小回流比：-100℃的耐低溫合金鋼很貴，這樣一次性費(fèi)用很貴；回流比大，操作費(fèi)用很大。選擇：R/Rm=1.20，R=0.434，N=13.85。⑥確定進(jìn)料位置因?yàn)槭菤庖合噙M(jìn)料，可以采用芬斯克公式計(jì)算精餾段塔板數(shù)塔頂溫度：-95℃；進(jìn)料溫度：-60℃；塔釜溫度：17℃從塔頂溫度與進(jìn)料溫度相差不大，可以判斷精餾段塔板數(shù)不會(huì)太多，采用全塔的平均溫度計(jì)算誤差會(huì)很大。所以，采用塔頂溫度和進(jìn)料溫度的平均值來(lái)計(jì)算。下面得到-77.5℃和40atm下的數(shù)據(jù)：

減2塊板原因：塔頂部分冷凝相當(dāng)于一塊塔板；汽液相進(jìn)料進(jìn)料板相當(dāng)于一塊板。根據(jù)，利用吉利蘭關(guān)聯(lián)圖，得出：脫甲烷塔，塔頂為部分冷凝器，相當(dāng)于一塊板，為冷凝蒸出塔，甲烷和乙烯揮發(fā)度相差較大，提餾段板數(shù)較多。精餾段板數(shù)較少。

⑦逐板計(jì)算相平衡方程與操作線方程交替運(yùn)用。精餾段相平衡方程：手算，計(jì)算機(jī)計(jì)算精餾段操作線方程：相平衡方程中的是精餾段平均溫度下的值：，（進(jìn)料溫度與塔頂溫度的平均值）b組分為C20。下面得到-77.5℃和40atm下的數(shù)據(jù)：

操作線方程操作線方程………………塔頂部分冷凝器（n=0），相平衡方程：第一塊板：利用操作線方程得利用相平衡方程得第二塊板：利用操作線方程得利用相平衡方程得第三塊板：利用操作線方程得利用相平衡方程得進(jìn)料的輕重關(guān)鍵組分液相組成比為：比較與計(jì)算到第1塊板的時(shí)候得到：第2和3塊板：

精餾段計(jì)算結(jié)束，精餾段理論板數(shù)為2塊。提餾段相平衡方程：手算，計(jì)算機(jī)計(jì)算提餾段操作線方程：這兒的是提餾段平均溫度下的值：，（進(jìn)料溫度與塔釜溫度的平均值）b組分為C20。下面得到-21.5℃和40atm下的數(shù)據(jù)：塔釜組成代入到相平衡方程得到相平衡方程：

相平衡方程：……………..計(jì)算到進(jìn)料的液相組成xfi進(jìn)料的輕重