精馏塔的工艺计算.docx

1、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, D 0.0 xlk，W .5表 进料和各组分条件编号组分fi /kmol/hfi /%1苯2甲苯3乙苯总计100由分离工程P65式3-23得:LKZ Xlk ,wi 1F1 XHK ,D XLK ,W（式 2. 1 ）0.015625 0.046875 0.005W=F-D=

2、2 Wx2，W213.6225 0.005 1.0681d2 f2 2 10.6343 1.0681 9.5662 d3 DX3, D 13.2434 0.01 0.1324343 f3 d3 212.6868 0.132434 212.5544表2-2 物料衡算表编号 组分 fj/kmol/h 馏出液di 釜液i1苯02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) (1 x) 1 (Ax Bx15 Cx3 Dx6)x 1 T/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：

3、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，x 1 T/TC 1 318.15/562.2 0.434ln( Psp) (1 0.434) 1(6.98273 0.434 1.33213 0.43415 2.62863 0.4343 3.33399 0.4346) 5.1S 0P exp( 5.1) 48.9 0.2974 0.1MPa Pa同理，可得 P0 0.0985 0.1MPa露点方程：0器-，试差法求塔顶温度i 1 Pi P表2-4 试差法结果统计t100106Pa0Pb0Pc0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1.013 0

4、.1Mpa、塔底温度泡点方程： pi0xi p试差法求塔底温度i 1t100110130135136Pb0Pc0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1.013 0.1Mpa五、 进料温度进料压力为P进1.013 0.1Mpa，n泡点方程： Pi0Xi pi 1试差法求进料温度t100110130132133Pa0pb0Pc0等式左边等式右边故进料温度=133 C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 105.5 C,苯 5.961 甲苯 2.514 乙苯 1 ;t底136 c,甲苯1.96乙苯1 ；t进133 C,苯4.38甲苯1.97乙

5、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111 1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)m Rmin 1iiXi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= R min =x =三、全塔理论板数的确定0.102R Rmin 1.565 1.304R 1 1.565 1查化工原理下P33图1-28吉利兰图得N N 処 0.52N 2将Nmin 6.26代入，求得N =四、进料板的计算NS N Nr 15.2 11.12 4.

6、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43 3由化工物性手册查得：苯885kg/m甲苯866kg/m乙苯 867kg / m3L RD 2 13.2434 26.4868kmol / h进料板有关参数计算3Vs V 0.342m /s气相组成：m 2.940.0142.94 0.0051 2.94 1 0.005气体平均摩尔质量:气体密度： 5PMv 1.013 10 105.8 3V v 3 3.71kg/mRTd 8.314 10 1

7、33 273.15Mv0.014 92 0.986 106105.8g / molL0.268 7550.722 763 771 0.01761kg/m3精馏段塔径计算液相质量流量为:L 26.4868 87.33 2313kg/h气相质量流量为:V 39.7 88.39 3511.75kg/h.5 0.5流动参数为：L V 2313 2.85 0.0377V L 3511.75 871.102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 L 0.262mPa s2UmsxV 0.20.7LgL水958.31.10L871.1022.85871.1020.0033257

8、代入上式中得：0 2 20.262 . Umax 1.10 0.0033 0 79.8L即：Umax 3.3m/s由于Umaxu0.8即：u 0.8umax 0.8 3.3 2.64m/s由公式D4V4 S液相质量流量为:253.35 67.48 17096kg/h气相质量流量为:39.7105.8 4200kg / h流动参数为:0.5V1709642000.5371 0.28761同上，查图得: 2 u max0.2L0.4由于 257水 8637700.207mPaV1.12 3.717610.00488代入上式中得：umax2 257 1.12 0.00488 0.000207.2 。

9、彳9.8 .即：Umax 3.1m/Su 0.8u max 0.8 3.1 2.48m/sr f 4VT / 4 0.342 门则：D 0.53m u V3.14 2.48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：Z Nt HETP精馏段填料层咼度为：50.291.45m提溜段填料层高度为：Z提120.293.48m根据设计要求，流出一定的安全系数，填料层高度一般为Z (1.2 1.5)Z所以 Z 精 1.45 1.3 1.885mZ 提 3.48 1.3 4.52m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。4 0.342 门一 0.51m ,3.14 2.64圆整后为提溜段塔径计算