精馏塔的工艺计算

1、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。编号组分fi /kmol/hfi /%1苯3.54481.56252甲苯10.63434.68753乙苯212.686893.7500总计226.86591000.005LK，W表2.1进料和各

2、组分条件XHK，D O.。1 X|分离工程P65式3-23得:LKZXLK ,WF -1XHK ,DXLK ,W（式 2. 1）226.8659。心5625 046875。曲 13.2434Kmol/h1 0.01 0.005W=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/hWx2, W213.6225 0.0051.0681 Kmol/h精选文库3d2f2 210.6343 1.06819.5662 Kmol/hd3DX3, D132434 0.010.132434 Kmol/h编号组分fi /kmol/h馏出液di釜液i1苯3.54483.544802甲苯10.63

3、439.56621.06813乙苯212.68680.1324212.5544总计226.865913.2434213.62252.2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):ln(P S/FC)(1 x) 1 (Ax Bx15 Cx3Dx6)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ABCD212.6868 0.132434212.5544Kmol/h3表2-2物料衡算表f3d3精选文库4以

4、苯为例,In%(1 0.434) 1(6.982730.434 1.33213 0.43415 2.62863 0.4343 3.33399 0.4346)5.1PS exp(5.1)48.90.2974 0.1M Pa Pa0同理，可得Pb00.0985O.IMPa露点方程:n 乂0i 1 Pi-，试差法求塔顶温度Px 1 T/Tc 1318.15/562.20.434二、塔顶压力 塔顶压力P顶1.013 0.1Mpa 三、塔底温度苯-6.982731.33213-2.62863-3.33399甲苯-7.286071.38091-2.83433-2.79168乙苯-7.486451.4548

5、8-3.37538-2.23048表2-3饱和蒸 汽压关联式 数据t80.085.0100105.5106Pa01.00801.17291.79612.07942.1067Pb00.38710.45870.73940.87120.8840Pc00.16720.20170.34170.40950.4161等式左边2.18711.84881.52980.98040.9664等式右边0.98690.98690.98690.98690.9869表2-4试差法结果统计故塔顶温度=1055C精选文库5塔底压力P底1.0130.1M pa进料压力为P进1.0130.1Mpa ,泡点方程:Pi0Xii 1n故

6、塔底温度=136 C四、塔底压力五、进料温度试差法求进料温度t100110130132133PaO1.79612.33573.77773.95214.0415PbO0.73940.99221.69871.78661.8318Pc00.34170.47260.85390.90250.9276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=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 ;t1001101

7、30135136Pb00.73940.99221.69871.92491.9728Pc00.34170.47260.85390.97951.0063等式左边0.34370.47510.85800.98411.0110等式右边1.01331.01331.01331.01331.0133泡点方程:Pi0 xip试差法求塔底温度i 1精选文库6Nminic/ XLK /XHK lg()D()W)XHKXLKIg LK HK(嗨 2)1.06810.13246.26Ig 2148t底136 C,甲苯1 2.96乙苯1 ;t进133 C, 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

8、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。i (xi,D )m RRmin精选文库71.2倍222塔板数的确定、最小回流比Rmin由恩特伍德公式:试差法求得2.3则最小回流比、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则 R=1.2 Rmin=1.2 X.304=1.565本设计为泡点进料,即饱和液体进料,q=1iXiXi5.17050.0156252.1480.0468755.17052.1481 0.93750Rmini ( Xi, D )

9、 m 15.1705 0.26775.1705 2.32.148PJ竺 g 11.3042.148 2.31 2.3精选文库8(NR)m(Ns)mNS因为Ig (d)LK (f)HK-9.5lg LK HKlg ()LK()HK-3Ig LKHKNR15 2( N R)m NR .，(NS)m NSNR(NJm(Ns)m(NJm(NS)m95315.211.121西3NSNR 15.211.124.08三、全塔理论板数的确定R Rmin1.565 1.304 0102R 11.565 1.查化工原理下P33图1-28吉利兰图得N N竺 0.522四、进料板的计算所以,第5层理论板是加料版。精馏

10、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：Nr=16进料板序号：2=5塔顶温度：tD=105.5 r将Nmin 6.26代入,求得N=15.2精选文库9塔釜温度：tW=136C3.3.2塔顶有关参数计算4由化工物性手册查得:33885kg/m 甲苯 866kg/m3乙苯 867kg / m气体平均摩尔质量：MV0.268 78 0.722 920.01 106 88.39g/mol气体密度:PMVV1.01 3 1 05 88.39液体密度:V 39.73VSRTDL 0.2683600 2.858.31 4 1 031 05.5885 0.722

11、 866摯 0.342m3/SL RD 2 13.2434 26.4868kmol / h333进料板有关参数计算VS VS，0.342m3/S气相组成：m 2.94 2.94 0.005a x 12.940.01410.005气体平均摩尔质量:MV 0.014920.986106105.8g / mol气体密度:PMV1.013 105 105.8RTDL 0.2687550.7223.3.4精馏段塔径计算液相质量流量为:气相质量流量为:2730.012.85kg/m3867 871.102kg/m333.71kg/m38.314 10133 273.15763 771 0.01761kg/

12、m326.4868 87.33 2313kg/h39.7 88.393511.75kg/h精选文库10精选文库11流动参数为:0.5L V0.5二3亘 土乞 0.03773511.75 871.102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:2U msxVL0.20.7由于L 0.262mPa s2.85871.1020.0033代入上式中得:c czQ.20.2622572u max卓 1.10871.1021.10 0.00330 79.8即：Umax3.3m/s由于Umaxu0.8即：u 0.8umax 0.8 3.32.64m/s由公式D抚鵝0.51m圆整后为0.

13、6m3.3.5提溜段塔径计算液相质量流量为:253.35 67.4817096kg/h气相质量流量为:39.7105.84200 kg/h0.5流动参数为:0.517096 3.710284200761同上，杳图得: 2 u max0.2L0.4由于 257水 863L 7700.207 mPa1.12L371 0.00488761精选文库12精选文库13即:umax 3.1m/s0.8u max 0.8 3.12.48m/s则:D 严 J 4 0.3420.53mV 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=600mm3.4液体喷淋密度及空塔气速核算精

14、馏段液体喷淋密度为L/” L2D22331.6/7402344.58m3/ m2 h 0.33.14 2精馏段空塔气速为:V2D23511.75 2.85_ _ . . 0.63600 3.14 221.22m/s提溜段液体喷淋密度为:17096/U 也彎 33.3m3 / m2C 一 0.63.14 2提溜段空塔气速为:V2D2420%.713600 3.1421.11m/ s2查规整填料性能参数知350m2/m3，取 l_W(min)0.08m3 /(m2 h)贝 U U (min)Lw(min)0.08 350 28m3/(m2 h)精选文库149.8代入上式中得：Umax2 257 12 O.。0488 O.。00 2 070.2 0.4经核算，选用塔径600mm符合要求。精选文库151取：nt = 3.5 贝U： HETP 二一nt1=0.29m3.5精馏段填料层高度为:0.291.45m提溜段填料层高度为:120.293.48m根据设计要求，流出一定的安全系数,填料层高