本科论文年产15万吨异丙醇丙烯精制工段-脱乙烷塔部分.doc

辽宁石油化工大学继续教育学院论文 毕业设计（论文） 题目： 年产15万吨异丙醇装置丙烯精制工段工艺设计 脱乙烷塔部分姓 名： 张潆铎 专 业： 化学工程与工艺 学 院： 继续教育学院 学习形式： 函授 助学单位： 指导教师： 2015年3月2年产15万吨异丙醇装置丙烯精制工段工艺设计 脱乙烷塔部分摘 要 本人所设计所依据的是以丙烯精制生产装置为设计原型。我所设计的题目是年产15万吨异丙醇装置丙烯精制工段设计，年工作时间为8000小时，其中原料主要组成为C20 ，C3=，C30，iC40，等组分，按各组分的沸点和相对挥发度的不同使各组分分离。本设计采用多组分精馏，按挥发度递减流程方案，两塔流程设计即脱乙烷塔分离出C02，再由丙烯精馏塔塔底分出离出C03和C04及少量的水，塔顶得到丙烯，其纯度为以上。丙烯作为产品出装置，为下流生产聚丙烯和异丙醇提供原料。塔底的丙烷作为商品或烧火油出装置后作为商品出售或者做烧火油。设计时，依次进行了物料衡算、热量衡算、塔结构的相关工艺计算，及换热设备的计算及附属设备的选型，并根据设计数据分别绘制了自控流程图。设备选型方面主要按照现场实际，并兼顾工艺控制要求与经济合理性。随着先进控制技术的兴起，关键控制指标由定值控制向区间控制转变，调节变量与控制变量的关系由单对单向多变量预估控制转变。它是装置控制技术发展的方向，正在逐步普及。为了为装置以后上先进控制提供方便，我们在设计时，注意为塔顶温度，塔底温度，回流量等指标保留较大的操作弹性。关键词：脱乙烷塔；丙烯精馏塔；物料衡算；热量衡算；Yearly produces 150,000 t/a isopropyl alcohol installment propylene purification construction section technological design - deethanization column partAbstractThis design is based on propylene refining unit for the prototype. My project topic is the yearly produces 150,000 ton isopropyl alcohol installment propylene purification construction section to design - the deethanization column part., started period 8000 hours / year, material composition of C20, C3 =, C30, iC40, and other components, according to the boiling point of each component and relative volatility of the different components to separate. This design uses a multi-component distillation process by decreasing volatility program, process design of two towers that ethane tower isolated C02, then separation of propylene distillation tower bottom from the C03 and C04 and a small amount of water tower top by propylene, the purity of the above. Propylene as a product a device for the production of polypropylene and isopropyl alcohol to provide raw materials. Propane tower bottom oil as a commodity or light a fire after a device sold as a commodity, oil fires, or do.Design, in turn the mass balance, heat balance, the related technology tower structure calculation, and calculation of heat transfer equipment and ancillary equipment selection, and data were plotted according to the design automation flow chart. Equipment selection is done mainly according to the actual site, taking into account the process control requirements and economic rationality.With the rise of advanced control technology, the key control target range from the control value control to change, adjust the relationship between variables and control variables by a single pair of one-way transformation of multivariable predictive control. It is the device controlling the direction of technology development, is gradually spread. In order for the device to facilitate future advanced control, we design, attention to tower top temperature, the bottom of the column temperature and flow indicators are back to keep a large operation flexibility.Keywords: ethane tower; propylene distillation column; material balance; heat balance;目 录第1章 概述11.1 丙烯的性质及用途11.2 丙烯的来源及丙烯生产在化工生产中的地位11.3 丙烯生产方法的确定11.4 丙烯精制工艺流程的叙述2第2章 丙烯精制装置的物料衡算32.1脱乙烷塔的物料衡算32.1.1 脱乙烷塔的进料量及进料组成32.1.2 脱乙烷塔塔顶及塔底的流量及组成42.1.3 脱乙烷塔的物料平衡62.2 丙烯塔的物料衡算62.2.1 丙烯塔的进料量及进料组成62.2.2 丙烯塔塔顶及塔底的流量及组成62.2.3 丙烯塔的物料平衡8第3章 脱乙烷塔和丙烯精制塔工艺条件的确定93.1 脱乙烷塔工艺条件的确定93.1.1 操作压力的确定93.1.2 回流温度的确定103.1.3 塔顶温度的计算103.1.4 塔底温度的计算113.1.5 进料温度的计算123.1.6 脱乙烷塔操作条件汇总123.2 丙烯塔工艺条件的确定123.2.1 操作压力的确定123.2.2 回流温度的确定133.2.3 塔顶温度的计算133.2.4 塔底温度的计算143.2.5 进料温度的计算143.2.6 丙烯塔操作条件汇总15第4章 脱乙烷塔和丙烯塔塔板数的确定164.1 脱乙烷塔塔板数的计算164.1.1 最小回流比的计算164.1.2 最少理论塔板数的计算184.1.3 理论塔板数和实际回流比的确定184.1.4 实际塔板数的确定194.1.5 实际进料位置的确定194.1.6 脱乙烷塔塔板数计算结果汇总204.2 丙烯塔塔板数的计算214.2.1 最小回流比的计算214.2.2 最少理论塔板数的计算224.2.3 理论塔板数和实际回流比的确定224.2.4 实际塔板数的确定234.2.5 进料位置的确定244.2.6 丙烯塔塔板数计算结果汇总24第5章 热量衡算255.1 脱乙烷塔热量衡算255.1.1 脱乙烷塔再沸器热负荷的计算255.1.2 脱乙烷塔冷凝器热负荷的计算275.2丙烯塔的热量衡算275.2.1再沸器热负荷的范围285.2.2 丙烯塔冷凝器热负荷的计算30第6章 脱乙烷塔工艺尺寸确定326.1 塔径的确定326.1.1 计算塔内气、液相密度326.1.2 计算气、液相负荷346.1.3 塔径的估算356.1.4 计算实际空塔气速376.2 浮阀塔板结构尺寸确定376.2.1 塔板布置376.2.2 溢流装置设计计算396.2.3出口堰高度396.3 塔板流体力学验算406.3.1 塔板压力降的计算406.3.2 雾沫夹带校核426.3.3 液泛校核436.4 塔板负荷性能图446.5 塔高的确定466.6 塔板结构尺寸设计结果汇总47结 论49谢 辞50参考文献51第1章 概述1.1 丙烯的性质及用途性质：烯在常温常压下为无色可燃性气体，比空气重，与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限（体积），可溶于乙醇和乙醚，微溶于水是一种属低毒类物质。相对分子质量42.08，密度0.5139kg/m (20/4)，冰点-185.3，沸点-47.4。易燃，爆炸极限为2%-11%。用途：丙烯是石油化工基本原料之一，可用以生产多种重要有机化工原料，可以生产丙烯腈，环氧丙烷，环氧氯丙烷，异丙醇，丁醇，辛醇等，也可直接合成聚丙烯，乙丙烷等。丙稀可做聚丙稀、异丙醇的原料，还可做腈纶、丙烯睛等产品的原料，丙烯在我国的需要量很大，它是三大合成材料的重要原材料。1.2 丙烯的来源及丙烯生产在化工生产中的地位来源：由蒸汽裂解和炼油厂联产的丙烯仍占全球丙烯供应的大部分，目前，世界上66%的丙烯来自蒸汽裂解生产乙烯的副产品，32%来自炼油厂催化裂化（FCC）生产汽、柴油的副产品，少量（约2%）由丙烷脱氢和乙烯-丁烯易位反应得到。在化工生产中的地位：丙烯是仅次于乙烯的一种重要有机石油化工基本原料。丙烯是三大合成材料的基本原料，主要用于生产丙烯腈、异丙烯、丙酮和环氧丙烷等。1.3 丙烯生产方法的确定在基本有机化工生产过程中，按挥发度递减的顺序依次采出馏分的流程较为常见，因为各组分在采出之前只需一次汽化和冷凝，即可得到产品。而按挥发度递增的顺序依次采出馏分的流程方法中，除最难挥发组分外。其他组分在采出前要经过多次汽化和冷凝才能得到产品，能量（热量和冷量）消耗大。并且由于物料的内循环增多，使物料的处理量增大，塔径也相应增大，再沸器和冷凝器的传热面积也增大，设备费用投资增大，公用工程消耗增多，所以本设计采用常温加压分离方法，采用相对挥发度递减顺序流程方案分离出丙烯。1.4 丙烯精制工艺流程的叙述来自气分车间的碳三进入原料罐内，罐中碳三经脱乙烷塔进料泵再经流量控制阀、原料预热器预热后由进入脱乙烷塔，采用精馏原理，对碳三中的碳二进行分离，塔顶馏分进入分凝器至回流罐，塔顶不凝器由回流罐顶经控制阀进入高压罐网，回流罐液体靠回流泵再经控制阀打回塔顶，为塔盘提供液相介质，塔底重沸器采用0.9Mpa蒸汽供热，塔底一部分液相经塔底重沸器返回第一层塔盘下，提供气相介质，另一部分作为丙烯精制塔进料靠两塔之间压差、经流量控制阀压入丙烯精制塔。丙烯和丙烷的混合物从进料层流入丙烯精制塔。丙烯精制塔底馏分一部分经塔底重沸器返回第一层塔板下，另一部分经流量控制阀、流量计送产品罐区。丙烯精制塔顶的轻组分即丙烯径冷凝器再经回流罐最后经控制阀，一部分打回流，一部分经产品泵送至丙烯后冷，根据需要送聚合或水合。第2章 丙烯精制装置的物料衡算2.1脱乙烷塔的物料衡算2.1.1 脱乙烷塔的进料量及进料组成年处理量15万吨，年工作时间8000小时，则原料质量流量为（kg/h）计算示例：以乙烷为例，进行原料组成及流量的换算：乙烷的质量流量：kg/h乙烷的摩尔分数：摩尔分数与质量分数换算关系如下式。式中 xW1、xW2、xWn各组分在料液中的质量分数；M1、M2、Mn各组分的摩尔质量。则：平均摩尔质量M：平均摩尔质量用下式计算。M = M1x1+M2x2+Mnxn式中 x1、x2、xn各组分在料液中的摩尔分数；M1、M2、Mn各组分的摩尔质量。则：M=30.070.0351 + 42.080.7381+ 44.100.2166 + 58.120.102=42.27（kg/kmol）原料的摩尔流量： ( kmol/h )其中乙烷的摩尔流量： ( kmol/h )原料各组分组成及流量见下表。表1 脱乙烷塔进料中各组份的量及组成组成kg/hWt%kmol/hmol%摩尔质量(kg/kmol)C2o556.042.518.473.5130C3=16347.6973.5388.3773.8142C3o5026.6322.6113.9721.6644iC4o311.381.405.361.025822241.75100526.181002.1.2 脱乙烷塔塔顶及塔底的流量及组成选乙烷为轻关键组分，丙烯（C3=）作为重关键组分，根据产品质量指标，C3=在塔顶产品中的含量30%，C2在塔底产品中的含量0.01%（mol%），进行清晰分割物料衡算，物料衡算图见图1。图1 脱乙烷塔物料衡算图（1） 计算塔顶馏出液量D和塔底釜液量W列于下表。表2 塔顶馏出液量和塔底釜液量组分进料F(kg/h)塔顶馏出液D(kg/h)塔底釜液W(kg/h)C2 556.04-0.0001w0.0001wC3= 16347.690.3D-0.3DC3o5026.630iC4o311.38022241.75DW列全塔物料衡算式： D+W=22241.75556.04+0.3D-0.0001W=D解得： D=789.85 (kg/h)W=21451.9 (kg/h)（2） 求出塔顶及塔底的产品量及组成如下表。表3 塔顶及塔底的产品量及组成组分塔顶馏出液塔底釜液kg/hWt%kmol/hmol%kg/hWt%kmol/hmol%C2552.897018.3976.562.140.010.070.01C3=236.69305.6323.4416110.7375.10382.8676.22C3o00005026.6323.44113.9822.70iC4o0000311.381.455.361.07 789.8510024.0210021451.9100502.271002.1.3 脱乙烷塔的物料平衡脱乙烷塔物料平衡数据见表。表4 脱乙烷塔物料平衡汇总表组分进料塔顶馏出液塔底釜液kg/hWt%kmol/hmol%kg/hWt%kmol/hmol%kg/hWt%kmol/hmol%C2556.042.5018.483.51552.897018.3976.562.140.010.070.01C3=16347.6973.50388.3773.81236.96305.6323.4416110.7375.10302.8676.22C3o5026.6322.60113.9721.6600005026.6323.44113.9822.70iC4o311.381.405.361.020000311.381.455.361.0722241.75100461.73100789.8510024.0210021451.9100502.211002.2 丙烯塔的物料衡算2.2.1 丙烯塔的进料量及进料组成丙烯塔以脱乙烷塔底物料为原料，进行原料组成及流量的换算：原料的摩尔流量为:F=21451.9 ( kg/h)原料各组分组成及流量见下表。表5 丙烯塔进料中各组份的量及组成组成kg/hWt%kmol/hmol%摩尔质量(kg/kmol)C22.140.010.070.0130.07C3=16110.7375.10302.8676.2242.08C3o5026.6323.44113.9822.7044.10iC4o311.381.455.361.0758.1221451.9100502.211002.2.2 丙烯塔塔顶及塔底的流量及组成选丙烯（C3=）为轻关键组分，丙烷（C3o）为重关键组分，根据产品质量指标，丙烷（C3o）在塔顶产品中的含量0.45 %，丙烯（C3=）在塔底产品中的含量1.0%（mol%），进行清晰分割物料衡算，物料衡算图见图4。图2 丙烯塔物料衡算图组分进料F(kg/h)塔顶馏出液D(kg/h)塔底釜液W(kg/h)C2o2.141.880C3=16110.73-0.01W0.01WC3o5026.630.04D-0.0045DiC4o311.380272.6221451.9DW（1）计算塔顶馏出液量D和塔底釜液量W列于下表。列全塔物料衡算式 21451.9=W+D16110.73+0.0045D-0.01W=D解得： D=16130.1(kg/h)W=5321.9 (kg/h)（2）求出塔顶及塔底的产品量及组成如下表。表6 丙烯塔塔顶及塔底的产品量及组成组分塔顶馏出液塔底釜液kg/hWt%kmol/hmol%kg/hWt%kmol/hmol%C22.140.010.070.020000C3=16057.5199.55381.5999.5553.221.001.261.00C3o72.590.441.650.434954.2793.00112.3493.00iC4o0000311.386.007.066.0016130.1100383.311005321.9100120.661002.2.3 丙烯塔的物料平衡丙烯塔物料平衡数据见表。表7 丙烯塔物料平衡汇总表组分进料塔顶馏出液塔底釜液kg/hWt%kmol/hmol%kg/hWt%kmol/hmol%kg/hWt%kmol/hmol%C22.140.010.070.012.140.010.070.020000C3=16110.7375.10302.8676.2216057.5199.55381.5999.5553.221.001.261.00C3o5026.6323.44113.9822.7072.590.441.650.434954.2793.00112.3493.00iC4o311.381.455.361.070000311.386.007.066.0021451.9100502.2110016130.1100383.311005321.9100120.66100第3章 脱乙烷塔和丙烯精制塔工艺条件的确定3.1 脱乙烷塔工艺条件的确定3.1.1 操作压力的确定塔顶采用水作冷却剂，设水温为25，冷凝器冷凝液的出口温度比水温高10，则回流罐中冷凝液的温度为35。因为脱乙烷塔塔顶产品中有乙烷，乙烷以不凝汽的方式排出，故脱乙烷塔顶的冷凝器为分凝器。脱乙烷塔的塔顶出料形式见右图：为塔顶第一块板上升的气体组成；为回流液体的组成；为脱乙烷顶的产品组成。整理后得： 并检验符号说明：V第一板上升的蒸汽量y1第一板上升蒸汽的摩尔组成L回到第一板的液体量（回流量）x1回到第一板液体的摩尔组成D塔顶产品采出量yD塔顶产品的摩尔组成e塔顶汽相的液化率取回流比若1说明所设温度偏高，ki值太大，若1说明温度偏低，ki值太小，经反复假设温度，并求出相应的kixi直到满足为止，此时的温度即泡点。根据冷凝液的泡点，假设回流罐的压力，由p-T-k图查得液相各组分的平衡常数，计算过程及结果列表如下。组分T35设P=3.4MPaT35设P=3.55 MPakiyikiyi0.76561.3450.75570.57861.3460.75520.41700.56920.23440.541.81130.42460.551.77920.57810.43411.00.00320.99511.0033注：第二列数据见表2。当回流罐压力为3.35MPa时，满足归一条件：平衡汽相组成之和1，故回流罐压力为3.4MPa。设塔顶到回流罐的压力差为0.1MPa，则塔顶压力P顶3.5 MPa；塔顶到塔釜压力降为0.1MPa，则塔釜压力P底3.6Pa；进料口压力取塔顶压力和塔釜压力的平均值，故设进料压力P进3.55MPa。3.1.2 回流温度的确定回流液温度即为全凝器的冷凝温度，T回35。3.1.3 塔顶温度的计算塔顶为饱和汽相，故应采用露点方程计算塔顶温度。式中 yi 任意组分i在气相中的摩尔分数；xi 任意组分i在液相中的摩尔分数；ki 相平衡常数。若1说明所设温度偏低，ki值太小，若1说明温度偏高，ki值太大，经反复假设温度，并求出相应的直到满足为止，此时的温度即露点。在塔顶压力下，假设塔顶露点温度，由p-T-k图查得汽相各组分的平衡常数，计算过程及结果列表如下。组分y1i P=3.5MPa，设T=45P=3.5MPa，设T=47kikiC20.57681.570.36621.580.3651C3=0.42320.660.63640.670.63161.00001.00260.9987注：第二列数据见表2。当塔顶温度为47时，满足归一条件，平衡液相组成之和=1，故塔顶温度为47。3.1.4 塔底温度的计算塔底为饱和液相，故应采用泡点方程计算塔底温度。在塔底压力下，假设塔底泡点温度，由p-T-k图查得液相各组分的平衡常数，计算过程及结果列表如下。组分xi=xWiP=3.6MPa，设T=78P=3.6MPa，设T=79ki MPaki xikiki xiC20.00012.120.00022.140.0002C3=0.76221.020.77741.0250.7813C3o0.22700.950.21570.960.2179iC4o0.01070.500.00540.50.00551.00000.99871.0049注：第二列数据见表2。当塔底温度为78时，满足归一条件，平衡汽相组成之和1，故塔底温度为78。3.1.5 进料温度的计算脱丙烷塔采用饱和液相进料，故应采用泡点方程计算进料温度。在进料压力下，假设泡点温度，由p-T-k图查得料液各组分的平衡常数，并进行相关计算如下表。组分xi=xFiP=3.55MPa，设T=72P=3.55MPa，设T=73kiki xikiki xiC20.03512.060.07232.080.0730C3=0.73810.980.72330.990.7307C3o0.21660.90.19490.910.1971iC4o0.01020.460.00470.470.00471.00000.99521.005注：第二列数据见表2。当进料温度为72时，满足归一条件，平衡汽相组成之和1，故进料温度为72。3.1.6 脱乙烷塔操作条件汇总脱乙烷塔操作条件见表。表8 脱乙烷塔操作条件项目塔顶进料塔釜回流压力（MPa）3. 53.553.63.4温度（）477278353.2 丙烯塔工艺条件的确定3.2.1 操作压力的确定塔顶采用水作冷却剂，设水温为25，冷凝器冷凝液的出口温度比水温高15，则回流罐中冷凝液的温度为40。丙烯塔顶的冷凝器为全凝器，则回流罐中冷凝液的温度为泡点，因此采用泡点方程计算回流罐的压力。式中 yi 任意组分i在气相中的摩尔分数；xi 任意组分i在液相中的摩尔分数；ki 相平衡常数。根据冷凝液的泡点，假设回流罐的压力，由p-T-k图查得液相各组分的平衡常数，计算过程及结果列表如下。组分xi=xDiT=40，设P=1.8MPaT=40，设P=1.7MPakiki xikiki xiC20.00022.50.00052.550.0005C3=0.99550.990.985510.9955C3o0.00430.920.00400.930.00401.00000.99991.00注：第二列数据见表4。当回流罐压力为1.70MPa时，满足归一条件：平衡汽相组成之和1，故回流罐压力为1.7MPa。设塔顶到回流罐的压力差为0.1MPa，则塔顶压力P顶1.8MPa；塔顶到塔釜压力降为0.1MPa，则塔釜压力P底1.9MPa；进料口压力取塔顶压力和塔釜压力的平均值，故设进料压力P进1.85MPa。3.2.2 回流温度的确定回流液温度即为全凝器的冷凝温度，T回40。3.2.3 塔顶温度的计算塔顶为饱和汽相，故应采用露点方程计算塔顶温度。在塔顶压力下，假设塔顶露点温度，由p-T-k图查得汽相各组分的平衡常数，计算过程及结果列表如下。组分yi = y1i =xDiP=1.8MPa，设T=50P=1.8MPa，设T=43kikiC20.00022.70.00012.50.0001C3=0.99551.0050.99051.00.0.9955C3o0.00430.910.00480.90.00481.00000.99541.0004注：第二列数据见表4。当塔顶温度为41时，满足归一条件，平衡液相组成之和=1，故塔顶温度为41。3.2.4 塔底温度的计算塔底为饱和液相，故应采用泡点方程计算塔底温度。在塔底压力下，假设塔底泡点温度，由p-T-k图查得液相各组分的平衡常数，计算过程及结果列表如下。组分xi=xWiP=1.9MPa，设T=53P=1.9MPa，设T=54kiki xikiki xiC3=0.01041.150.01201.160.0121C3o0.93101.0250.95431.030.9589iC4o0.05850.510.02980.520.03041.00000.99611.0014注：第二列数据见表4。当塔底温度为54时，满足归一条件，平衡汽相组成之和1，故塔底温度为54。3.2.5 进料温度的计算脱丙烷塔底的饱和液体靠自压进入异丁烯塔，故异丁烯塔的进料状态为饱和液体，进料温度采用泡点方程计算。 在进料压力下，假设泡点温度，由p-T-k图查得料液各组分的平衡常数，并进行相关计算如下表。组分xi=xFiP=1.85MPa，设T=45P=1.85MPa，设T=46kiki xikiki xiC20.00012.510.00032.550.0003C3=0.76221.020.78131.030.7851C3o0.22700.930.21110.940.2134iC4o0.01070.440.00470.4450.00481.00000.99741.0036注：第二列数据见表4。当进料温度为46时，满足归一条件，平衡汽相组成之和1，故进料温度为46。3.2.6 丙烯塔操作条件汇总丙烯塔操作条件见表：表9 丙烯塔操作条件汇总表项目塔顶进料塔釜回流压力（MPa）1.81.851.91.7温度（）41465440第4章 脱乙烷塔和丙烯塔塔板数的确定4.1 脱乙烷塔塔板数的计算4.1.1 最小回流比的计算采用恩德伍德（underwood）法计算最小回流比。 （A） （B）式中 xFi组分i在进料中的摩尔分数；组分i对基准组分j的相对挥发度，取塔顶、塔釜条件下的平均值；q原料的液化分率（饱和液相进料q=1）；方程（A）的根，且；xDi组分在塔顶产品中的摩尔分数；Rmin最小回流比。1确定相对挥发度由p-T-k图查得液相各组分的平衡常数，选取C3=组分为基准组分j，计算相对挥发度，详见下表。组成塔顶，T =47，P3.4MPa塔底，T =78，P3.6MPakikiC21.522.242.202.112.17C3=0.6811.0411C3o0.620.910.960.920.91iC4o0.310.500.500.520.512值计算根据，可知2.171.00。通过试差法计算值。设=2.13，计算结果详见下表。组成xFi %xFiC23.512.170.07620.041.905C3=73.811.000.7381-1.13-0.65C3o21.660.910.1971-1.22-0.16iC4o1.020.500.0052-1.62-0.003100-3.93-1.092注：第二列数据见表2。因为，所以而计算结果，误差较大，需要重新计算。再设=2.08，计算结果详见下表。组成xFi %xFiC23.512.170.07620.090.85C3=73.811.000.7381-1.08-0.68C3o21.660.910.1971-1.17-0.17iC4o1.020.500.0052-1.58-0.003100-0.003当=2.08时， ，故取=2.083最小回流比计算将=2.08带入到方程中，计算Rmin。Rmin计算过程详见下表。组成xDi %xDiC22.170.76561.66140.09018.46C3=1.000.23440.2344-1.08-0.22C3o0.9100-1.170iC4o0.5000-1.58018.24注：第三列数据见表2。所以 Rmin18.24117.244.1.2 最少理论塔板数的计算最少理论板数采用芬斯克方程计算。式中 轻关键组分l、重关键组分h之间的相对挥发度，取塔顶、塔底的平均值；xl、xh轻关键组分l、重关键组分h的摩尔分数；下标D、W塔顶、塔底。根据前面相对挥发度的计算可知，=2.17根据表2的数据，把相关条件带入芬斯克方程可得：4.1.3 理论塔板数和实际回流比的确定应用吉利兰关联图，根据实际回流比R，采用简捷法计算理论板数。计算示例：取R=20，则 查吉利兰关联图得则整理得N=254.1.4 实际塔板数的确定1确定塔板效率全塔效率由下式计算。式中 塔顶与塔底平均温度下组分i的液相黏度，mPas。根据表7计算定性温度查得60.55各组分粘度得：组分xFi %(mPas)xFi (mPas)C3=0.73810.0800.06C3o0.21660.0730.02iC4o0.01020.1000.0010.081注：乙烷的粘度用乙烷在同温度下的气体粘度代替，第二列数据见表2。 注：实际塔板效率达不到75.02%，则选取60%2实际塔板数的确定实际塔板数由下式计算。式中 N理论塔板数；NP实际塔板数；塔板效率。把相关条件带入方程可得根据现场实际，取脱乙烷塔的塔板数为42块。4.1.5 实际进料位置的确定在泡点进料的情况下，进料位置可以下两个根据公式计算。 式中 n精馏段塔板数；m提馏段塔板数；W塔底釜液的流量，kmol/h；D塔顶馏出液的流量，kmol/h；xhF料液中重关键组分的组成，mol%；xlF料液中轻关键组分的组成，mol%；xlW釜液中轻关键组分的组成，mol%；xhD馏出液中重关键组分的组成，mol%；NP实际塔板数。根据表2的数据，将相关条件带入方程可得：= m+n=42解方程组可得：精馏段塔板数n=5提馏段塔板数m=37进料口取三个，分别是由上向下数的第5块和第7、9块板上。4.1.6 脱乙烷塔塔板数计算结果汇总脱乙烷塔塔板数计算结果见下表。表10 脱乙烷塔操作条件汇总表项目最 小回流比实 际回流比最少理论板数理论板数实际板数全塔效率进料位置数值17.24201225420.6第5，7,9块板4.2 丙烯塔塔板数的计算4.2.1 最小回流比的计算采用恩德伍德（underwood）法计算最小回流比。1确定相对挥发度由p-T-k图查得液相各组分的平衡常数，选取C3o组分为基准组分j，计算相对挥发度，详见下表。组成塔顶，T =41，P1.8MPa塔底，T =54，P1.9MPakiki2.42.792.702.652.72C3=0.971.131.161.141.13C3o0.861.01.021.01.00iC4o0.410.480.510.50.492值计算根据，可知1.131.00。通过试差法计算值。设=1.027，计算结果详见下表。组成xFixFi0.00012.720.000271.6930.00016C3=0.76221.130.86130.1038.3621C3o0.22701.000.2270-0.027-8.4074iC4o0.01070.490.00520.537-0.00971.0000-0.05484注：第二列数据见表4。因为，所以而计算结果，误差较大，需要重新计算。再设=1.0271，计算结果详见下表。组成xFixFi0.00012.720.000271.6290.00016C3=0.76221.130.86130.10298.3703C3o0.22701.000.2270-0.0271-8.3764iC4o0.01070.490.0052-0.5371-0.00971.0000-0.0156当=1.0271时， 1，故取=1.0271。3最小回流比计算将=1.0271带入到方程中，计算Rmin。Rmin计算过程详见下表。组成xDi %xDi2.720.020.00051.69290.0003C3=1.1399.551.124900102910.9320C3o1.000.00430.0043-0.0271-0.15875.3510010.7736注：第三列数据见表4。所以 Rmin10.773619.77364.2.2 最少理论塔板数的计算根据前面相对挥发度的计算可知，=1.13根据表4的数据，最少理论板数采用芬斯克方程计算。4.2.3 理论塔板数和实际回流比的确定应用吉利兰关联图，根据实际回流比R，采用简捷法计算理论板数。查吉利兰关联图得则N=148不同实际回流比下的理论板数计算结果如下表。RN160.360.34132180.430.28121190.460.26117200.490.24115210.510.22110220.530.20101由计算结果可以看出当R=1822之间塔板数变化最慢，所以确定回流比为21则理论板数为110块。4.2.4 实际塔板数的确定1确定塔板效率全塔效率由下式计算。根据表8数据计算定性温度查得48.19各