精馏塔的工艺计算

--.z..z.2 精馏塔的工艺计算精馏塔的物料衡算根底数据〔一〕生产力量：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/h3.5448Kmol/h10.6343Kmol/h。〔三〕别离要求：馏出液中乙苯量不大于0.01，釜液中甲苯量不大于0.005。物料衡算〔清楚分割〕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f/kmol/hif编号组分f/kmol/hif/%i1苯3.54481.56252甲苯10.63434.68753乙苯总计212.6868226.865993.7500100DF

LKi1

i

1x

HK,D

xD226.8659

0.04687510.010.005Kmol/hW=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/h2WX2，W213.62250.0051.0681Kmol/hd2f2210.63431.06819.5662Kmol/hd3DX3，D13.24340.010.132434Kmol/h f d 212.68680.132434212.5544Kmol/h表2-2表2-2物料衡算表编号组分f/kmol/hi馏出液di釜液i1苯3.54483.544802甲苯10.63439.56621.06813乙苯212.68680.1324212.5544

精馏塔工艺计算件确实定总计 226.8659

13.2434

213.6225

纯物质饱和蒸气压关联式〔化工热力学P199表2-3 物性参数苯78562.248.9苯78562.248.9甲苯92591.841.0乙苯 106

临界温度TC617.2

PC36.0

0.1Mpa，温度单位K表2-3饱和蒸汽压关联式数据名称 A B C D

以苯为例，x1T/T苯-6.98273苯-6.982731.33213-2.62863-3.33399甲苯-7.286071.38091-2.83433-2.79168乙苯-7.486451.45488-3.37538-2.23048

1318.15/562.同理，可得P00.09850.1MPabiyi

1，试差法求塔顶温度

露点方i1

p0 pit80.085.0100t80.085.0100105.51061.00801.17291.79612.07942.10670.38710.45870.73940.87120.88400.16720.20230.34170.40950.41612.18711.84881.52980.98040.96640.98690.98690.98690.98690.9869pa0ppa0pb0pc0等式左边等式右边塔顶压力p顶

0.1Mpa三、塔底温度泡点方程：

p0x p试差法求塔底温度i ii1t100110130135136pb00.73940.99221.69871.92491.9728pc00.34170.47260.85390.97951.0063等式左边0.34370.47510.85800.98411.0110等式右边1.01331.01331.01331.01331.0133=136℃四、塔底压力塔底压力p底

0.1Mpa五、进料温度进料压力为p进1.0130.1Mpa，泡点方程： ni1

p0xpi i试差法求进料温度t100110130132133pa01.79612.33573.77773.95214.0415pb00.73940.99221.69871.78661.8318pc00.34170.47260.85390.90250.9276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℃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 105.5℃，顶 t 136℃，

5.961甲苯1.96

2.514乙苯1；

1；底 甲苯 乙苯t 133℃， 4.38 1.97 1进 苯 甲苯 乙苯综上，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据清楚分割结果，计算最少平衡级数。塔板数确实定Rminq=1

(xi

)i,D mR 1试差法求得2.3则最小回流比二、实际回流比

i

min依据混合物别离的难易程度，取实际回流比为最小回流比的1.2倍R=1.2Rmin

=1.2×1.304=1.565三、全塔理论板数确实定查“化工原理“下P331-28吉利兰图得将N 6.26代入，求得N=15.2min四、进料板的计算N N

(N ) NN15.2，Rm R由于 S R

(N) NSm S5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 操作回流比：R=2理论板数：NT=16塔顶温度：tD=105.5℃塔釜温度：t=136℃W塔顶有关参数计算[4 885kg/m3 866kg/m3由化工物性手册查得： 苯 甲苯气体平均摩尔质量：M 0.268780.722920.0110688.39g/molV

PMV

1.01310588.39

2.85kg/m3V RTD

8.314103

105.5273液体密度： 0.2688850.7228660.01867871.102kg/m3L进料板有关参数计算气相组成： 2.94m气体平均摩尔质量：

PM”V

1.013105105.8

3.71kg/m3V RTD

8.314103

133273.15精馏段塔径计算液相质量流量为： 26.486887.332313kg/hL气相质量流量为：V

39.788.393511.75kg/h流淌参数为：

0.5 2313 2.85 0.5

0.0377LVV L

3511.75871.102由于填料选择的是金属孔板波浪填料350Y；u2

msx

V0.2

0.7g L水由于 0.262mPas水L L

958.3871.102

1.10max0.2620.2u2max

1.100.0033

0.7即：u 3.3m/smax

9.8由于u

=max

u u0.8u440.3423.142.64

max

0.83.32.64m/suuS

0.51m3.3.5提溜段塔径计算”253.3567.4817096kg/hL气相质量流量为：” 39.7105.84200kg/hV流淌参数为：

”

”0.5 170963.710.5

0.28 L V

” ”V L

4200761

u”max

2””V

”0.2

0.4g ” LL由于257” 0.207mPasL代入上式中得：u”

22571.120.004880.0002070.2max9.8max

0.4D

即：u” 3.1m/smax4VSu”44VSu”40.3423.142.48比较精馏段与提溜段计算结果，二者根本一样。圆整塔径，取D=600mm精馏段液体喷淋密度为精馏段空塔气速为：提溜段空塔气速为：查规整填料性能参数知350m2/m3，取LW(min)

0.08m3/(m2h)则U L

0.0835028m3/(m2h)(min) W(min)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承受理论板当量高度法。对350Y金属孔板波浪填料，由附录查每米填料理论板数为3.5～4块，取：nt

=3.5，HETP=n1t1

=13.5

=0.29m由：ZN HE