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1、2精馏塔的工艺计算2.1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 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。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 = 0.01 Xlk, w = 0.005表2.1进料和各组分条件编号组分fi /kmol/hfi/%1苯3.54481.56252甲苯10.63434.68753乙苯212.686893.7500
2、总计226.8659100由 分离工程P65式3-23得:LK为 Z -Xlk,wD =F 1 - XHK ,D - XLK W”226.8659 咤空避牡竺=i3.2434Kmol/hW=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/h国2 =Wx2, W =213.6225 汉 0.005 =1.0681 Kmol/hd2 =f2 - 2 =10.6343 -1.0681 =9.5662 Kmol/hd3 =Dx3, d =132434 0.01 =0.132434 Kmol/hf3 -d3 =212.6868 -0.132434 =212.5544Kmol/h编号组
3、分fi /kmol/h馏出液di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衡算表表2-2物料2.2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）：In(PS/Pc)二(1 -x)(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O.IMpa，温度单位K名称ABCD苯-6.982
4、731.33213-2.62863-3.33399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，x=1-T/TC =1 -318.15/562.2 = 0.434InF p ) =(1 _0.434厂(-6.98273 0.434 1.33213 0.4341.5 -2.62863 0.4343 -3.33399 0.4346) =-5.1S0P =exp( -5.1) 48.9 =0.2974 0.1MPa = Pa同理，可得 P0 =0.0985 0.1MPa露点方程
5、:=丄，试差法求塔顶温度y PiP表2-4试差法结果统计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故塔顶温度=105.5 C、塔顶压力塔顶压力P顶=1.013 0.1Mpa三、塔底温度n泡点方程Pi0Xi二P试差法求塔底温度i At100110130135136Pb0
6、0.73940.99221.69871.92491.9728Pc00.34170.47260.85390.97951.0063等式左边0.34370.47510.85800.98411.0110等式右边1.01331.01331.01331.01331.0133故塔底温度=136 C四、塔底压力塔底压力p底二1.013 O.IMpa五、进料温度进料压力为p进=1.013 O.IMpa ,n泡点方程：7 Pi0 = pi 4试差法求进料温度t100110130132133PaO1.79612.33573.77773.95214.0415pb00.73940.99221.69871.78661.8
7、318PcO0.34170.47260.85390.90250.9276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,二苯二 5.961 -：甲苯二 2.5M -：乙苯=1 ;t底=136 C,:甲苯=1.96 :乙苯=1;t进=133 C,二苯二4.38二甲苯=97 :乙苯=1综上，各个组份挥发度见下表组份进料温度133塔顶温度105.5塔底温度136平均相对挥发度苯4.385.9615.1705
8、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ig（沁）d（沁）w）匕皿 212-5544）1需2腐皿塔板数的确定、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、一 “几二Rmin - 1、.-:iXa _0i二工.175 0.15625 2.148 O.46875 .1。.斬5:i- v 5.1705 - J2.148- J1试差法求得71 - 2.3则最小回流比rai（Xi，D）m_ 5.1705 5.2677 十 2.148汉0.7223 十仔 0.01 304-:i5.1705 -2.32.148-2.31 -2.3二、
9、实际回流比1.2倍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 X1.3O4=1.565三、全塔理论板数的确定R -“n _ 匸565-13040102R 1 一 1.565 1-.查化工原理下P33图1-28吉利兰图得Nmin-0.52将 Nmin =6.26代入，求得 N=15.2四、进料板的计算lg(NR)mlgLK _HK(Ns)mlg厂（；）HKlgLK _HK-3Ns Nr因为=N =15.2,(NR)m(Ns)mNrNsNr(NR)m(Ns)m1 . (NR)m(NS)m95T 15.2=11.12 1匹3NS =N -Nr -15.2 -
10、11.12 =4.08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 C塔釜温度：tw=136 C塔顶有关参数计算433由化工物性手册查得厂885kg/m 5=866kg/m3匚苯=867kg/m气体平均摩尔质量：Mv = 0.268 78 0.722 92 0.01 106 = 88.39g/mol气体密度:PMvRTd1.01 3 1 05 88.398.314 103105.5 273=2.85kg/m33液体密度：0.268 885 0.722 866 0.01 86
11、7 = 871.102kg/m339.73 88.393600 2.85=0.342m3/sL 二 RD = 2 13.2434 二 26.4868kmol / h 进料板有关参数计算3Vs 二Vs = 0.342m /s-0.0142.94 0.00512.94 -10.005气体平均摩尔质量：Mv =0.014 920.986 106 =105.8g / mol气体密度:RTd1.013 105 105.88.314 103_133 273.15二 3.71kg/m3几=0.268 755 0.722 763 771 0.01 = 761kg/m3精馏段塔径计算液相质量流量为：丄=26.4
12、868 87.33 = 2313kg/h气相质量流量为：r =39.7 88.39 = 3511.75kg/h流动参数为23133511.75占052.85I871.102 丿= 0.0377由于填料选择的是金属孔板波纹填料350Y ；2 g p 02 查埃克特通用关联图得：如=0.7g Pl由于 jl =0.262mPa s95831.10Pl871.102sPl2.85871.102= 0.0033=257代入上式中得0 2 20.262 . umax 1.10 0.00339.8即：Umax =3.3m/s由于umaxu由公式I4 0.3420.51m3.14 2.64即：u = 0.8
13、Umax = 0.8 3.3 = 2.64m/s圆整后为0.6m提溜段塔径计算液相质量流量为：=253.35 67.48 = 17096kg/h气相质量流量为：r =39.7 105.8 = 4200kg/h流动参数为: =丄 2=17096 也 5 =0.28埶丿 4200761丿 2 同上，查图得：UmaxZ 00.4gPl_水 .863l 770由于 =257 卩=0.207mPa .s= 1.12 聲=371 =0.00488Pl 761代入上式中得：%x2 257 O.。0488 O.。002。7。.2 “49.8即：Umax =3.1m/su = 0.8u max = 0.8 3.1 =2.48m/s则：D4 0.342 -0.53m3.14 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
