精馏塔的工艺计算.doc

2 精馏塔的工艺计算2.1精馏塔的物料衡算2.1.1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212.6868Kmol/h；苯3.5448 Kmol/h；甲苯10.6343Kmol/h。（三）分离要求：馏出液中乙苯量不大于0.01，釜液中甲苯量不大于0.005。2.1.2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。表2.1 进料和各组分条件编号组分/kmol/h/%1苯3.54481.56252甲苯10.63434.68753乙苯212.686893.7500总计226.8659100由分离工程P65式3-23得：（式2. 1）Kmol/h W=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/hKmol/hKmol/hKmol/hKmol/h编号组分/kmol/h馏出液釜液1苯3.54483.544802甲苯10.63439.56621.06813乙苯212.68680.1324212.5544总计226.865913.2434213.6225表2-2 物料衡算表 2.2精馏塔工艺计算2.2.1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）：表2-3 物性参数组份相对分子质量临界温度临界压力苯78562.248.9甲苯92591.841.0乙苯106617.236.0注：压力单位0.1Mpa，温度单位K名称ABCD苯 -6.98273 1.33213 -2.62863-3.33399甲苯-7.286071.38091-2.83433 -2.79168乙苯 -7.486451.45488-3.37538-2.23048表2-3饱和蒸汽压关联式数据以苯为例，同理，可得露点方程：，试差法求塔顶温度 表2-4 试差法结果统计t80.085.0100105.51061.00801.17291.79612.07942.10670.38710.45870.73940.87120.88400.16720.20170.34170.40950.4161等式左边2.18711.84881.52980.98040.9664等式右边0.98690.98690.98690.98690.9869故塔顶温度=105.52、 塔顶压力塔顶压力3、 塔底温度泡点方程： 试差法求塔底温度t1001101301351360.73940.99221.69871.92491.97280.34170.47260.85390.97951.0063等式左边0.34370.47510.85800.98411.0110等式右边1.01331.01331.01331.01331.0133故塔底温度=1364、 塔底压力塔底压力5、 进料温度进料压力为，泡点方程： 试差法求进料温度t1001101301321331.79612.33573.77773.95214.04150.73940.99221.69871.78661.83180.34170.47260.85390.90250.9276等式左边0.38310.52600.93920.99161.0186等式右边1.01331.01331.01331.01331.0133故进料温度=1336、 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，；，；，综上，各个组份挥发度见下表组份进料温度133塔顶温度105.5塔底温度136平均相对挥发度苯4.385.9615.1705甲苯1.972.5141.962.148乙苯1111据清晰分割结果，计算最少平衡级数。2.2.2塔板数的确定一、最小回流比Rmin本设计为泡点进料，即饱和液体进料，q=1由恩特伍德公式：试差法求得2.3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1.2倍则R=1.2 Rmin=1.21.304=1.565三、全塔理论板数的确定查化工原理下P33图1-28吉利兰图得将代入，求得N=15.24、 进料板的计算因为所以,第5层理论板是加料版。 3 精馏塔主要尺寸的设计3.1塔径的计算3.3.1填料精馏塔有关参数操作回流比：R=2理论板数：NT=16进料板序号：NF=5塔顶温度：tD=105.5塔釜温度：tW=1363.3.2 塔顶有关参数计算4由化工物性手册查得：气体平均摩尔质量：气体密度：液体密度：3.3.3进料板有关参数计算气相组成：气体平均摩尔质量：气体密度：3.3.4精馏段塔径计算液相质量流量为：气相质量流量为：流动参数为：由于填料选择的是金属孔板波纹填料350Y；查埃克特通用关联图得：由于代入上式中得： 即： 由于 即：由公式 圆整后为0.6m3.3.5提溜段塔径计算液相质量流量为：气相质量流量为：流动参数为：同上，查图得：由于代入上式中得： 即：则：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=600mm3.4液体喷淋密度及空塔气速核算精馏段液体喷淋密度为精馏段空塔气速为：提溜段液体喷淋密度为：提溜段空塔气速为：查规整填料性能参数知，取则经核算，选用塔径600符合要求。3.5 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3.54块，取：，则：由：精馏段填料层高度为：提溜段填料层高度为： 根据设计要求，流出一定的安全系数，填料层高度一般为 所以 设计取精馏段填料层高度为2.0m，提溜段填料层高度为4.6m。3.6附属设备及主要附件的选型计算1、 接管的计算2、 （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。11 / 11