精馏塔的工艺计算.docx
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精馏塔的工艺计算
2精馏塔的工艺计算
精馏塔的物料衡算
基础数据
（一）生产能力：
10万吨/年，工作日330天，每天按24小时计时。
（二）进料组成：
乙苯h；苯Kmol/h；甲苯h0
（三）分离要求：
馏出液中乙苯量不大于，釜液中甲苯量不大于。
物料衡算（清晰分割）
以甲苯为轻关键组分，乙苯为重关键组分，苯为非轻关键组分。
XHK,D0.0xlk，W°.°°5
表进料和各组分条件
编号
组分
fi/kmol/h
fi/%
1
苯
2
甲苯
3
乙苯
总计
100
由《分离工程》P65式3-23得:
LK
ZXlk,w
i1
F
1XHK,DXLK,W
（式2.1）
0.0156250.0468750.005
W=F-D=
2Wx2，W
213.62250.0051.0681
d2f2210.63431.06819.5662d3DX3,D13.24340.010.132434
3f3d3212.68680.132434212.5544
表2-2物料衡算表
编号组分fj/kmol/h馏出液di釜液i
1
苯
0
2
甲苯
3
乙苯
总计
精馏塔工艺计算
操作条件的确定
一、塔顶温度
纯物质饱和蒸气压关联式（化工热力学P199）：
ln（PS/PC）（1x）1（AxBx15Cx3Dx6）
x1T/TC
表2-3物性参数
组份
相对分子质量
临界温度Tc
临界压力FC
苯
78
甲苯
92
乙苯
106
注：
压力单位，温度单位K
名称
表2-3饱和蒸苯
汽压关联式
甲苯数据
乙苯
以苯为例，x1T/TC1318.15/562.20.434
ln（Psp）（10.434）1
（6.982730.4341.332130.4341'52.628630.43433.333990.4346）5.1
S0
Pexp（5.1）48.90.29740.1MPaPa
同理，可得P00.09850.1MPa
露点方程：
0器-，试差法求塔顶温度
i1PiP
表2-4试差法结果统计
t
100
106
Pa0
Pb0
Pc0
等式左边:
等式右边
故塔顶温度=c
二、塔顶压力塔顶压力P顶1.0130.1Mpa
、塔底温度
泡点方程：
pi0xip试差法求塔底温度
i1
t
100
110
130
135
136
Pb0
Pc0
等式左边
等式右边
故塔底温度=136C
四、塔底压力
塔底压力P底1.0130.1Mpa
五、进料温度
进料压力为P进1.0130.1Mpa，
n
泡点方程：
Pi0Xip
i1
试差法求进料温度
t
100
110
130
132
133
Pa0
pb0
Pc0
等式左边
等式右边
故进料温度=133C
六、相对挥发度的计算
据化学化工物性数据手册，用内插法求得各个数据
t顶105.5C,苯5.961甲苯2.514乙苯1;
t底136c,甲苯1.96乙苯1；
t进133C,苯4.38甲苯1.97乙苯1
综上，各个组份挥发度见下表
组份
进料温度133
塔顶温度
塔底温度136平均相对挥发度
苯
甲苯
乙苯
1
1
11
据清晰分割结果，计算最少平衡级数
本设计为泡点进料，即饱和液体进料，q=1
由恩特伍德公式：
i（Xi,D）mRmin1
i
iX
i
试差法求得
则最小回流比
二、实际回流比
根据混合物分离的难易程度，取实际回流比为最小回流比的倍
则R=Rmin=x=
三、全塔理论板数的确定
0.102
RRmin1.5651.304
R11.5651
查《化工原理》下P33图1-28吉利兰图得
NN
処0.52
N2
将Nmin6.26代入，求得N=
四、进料板的计算
NSNNr15.211.124.08
所以,第5层理论板是加料版。
3精馏塔主要尺寸的设计
塔径的计算
填料精馏塔有关参数
操作回流比：
R=2
理论板数：
N=16
进料板序号：
2=5
塔顶温度：
tD=C
塔釜温度：
tw=136C
塔顶有关参数计算［4
33
由化工物性手册查得：
苯885kg/m甲苯866kg/m
乙苯867kg/m3
LRD213.243426.4868kmol/h
进料板有关参数计算
3
VsV0.342m/s
气相组成：
m2.94
0.014
2.940.005
12.9410.005
气体平均摩尔质量:
气体密度：
'5
PMv1.01310105.83
Vv33.71kg/m
RTd8.31410133273.15
Mv
0.014920.986106
105.8g/mol
L
0.268755
0.7227637710.01
761kg/m3
精馏段塔径计算
液相质量流量为:
L26.486887.332313kg/h
气相质量流量为:
V39.788.393511.75kg/h
°.50.5
流动参数为：
LV23132.850.0377
VL3511.75871.102
由于填料选择的是金属孔板波纹填料350丫;
查埃克特通用关联图得:
由于L0.262mPas
2
Umsx
V0.2
0.7
L
g
L
水
958.3
1.10
L
871.102
2.85
871.102
0.0033
257
代入上式中得：
022
0.262.Umax1.100.003307
9.8
L
即：
Umax3.3m/s
由于Umax
u
0.8
即：
u0.8umax0.83.32.64m/s
由公式D
4V4S
液相质量流量为:
253.3567.4817096kg/h
气相质量流量为:
39.7
105.84200kg/h
流动参数为:
'0.5
V
17096
4200
0.5
3710.28
761
同上，查图得:
'2umax
'0.2
L
0.4
由于257
水863
770
0.207mPa
V
1.12——
3.71
761
0.00488
代入上式中得：
umax22571.120.004880.000207°.2。
彳
9.8.
即：
Umax3.1m/S
u0.8umax0.83.12.48m/s
rf'4VT/40.342门—
则：
D—'0.53m
\uV3.142.48
比较精馏段与提溜段计算结果，二者基本相同。
圆整塔径，取D=600mm
液体喷淋密度及空塔气速核算
精馏段液体喷淋密度为
2331.6
精馏段空塔气速为:
提溜段液体喷淋密度为:
提溜段空塔气速为:
经核算，选用塔径600mm符合要求。
填料层高度计算
填料层高度计算采用理论板当量高度法。
对350Y金属孔板波纹填料，由附录查每M填料理论板数为〜4块,
取：
nt=3.5贝U：
HETP二
1_
nt
_1=
'3.5=
0.29m
由：
ZNtHETP
精馏段填料层咼度为：
5
0.29
1.45m
提溜段填料层高度为：
Z提
12
0.29
3.48m
根据设计要求，流出一定的安全系数，填料层高度一般为
Z'（1.21.5）Z
所以Z精1.451.31.885m
Z提3.481.34.52m
设计取精馏段填料层高度为，提溜段填料层高度为。
附属设备及主要附件的选型计算
一、接管的计算
二、
（1）塔顶蒸汽管：
从塔顶至冷凝器的蒸汽导管，必须适合尺寸，以免产生过大压力降。
40.342门一0.51m,3.142.64
圆整后为
提溜段塔径计算
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