【正文】 序的最后，這時非關鍵組分減少了，使得塔徑減小，進而減少了設備費用。 第三章 物料衡算 簡捷計算主要步驟： 一．假設滿足清晰分割，進行初步物料衡算 二．確定塔的操作壓力及溫度 三．確定、 四．校核物料平衡 五．確定R、N 六．確定進料位置 七．板式塔還需計算全塔效率及實際板數(shù) 原始數(shù)據(jù)的獲得，每年按開工7200小時計算，則流量為4861kg/h。各組分原始數(shù)據(jù)如下表31：表31 原料各組分性質及原料數(shù)據(jù)匯總編號組分M摩爾流量kmol/h摩爾分數(shù)mol%質量流量kg/h質量分數(shù)m%1丙烷2異丁烷3正丁烷4異戊烷5正戊烷6異己烷7正己烷合計1004861100 先假設回收率，看回收率是否合格。T101取輕關鍵組分為正丁烷，重關鍵組分為異戊烷。設回收率為99%，假設進料為100kmol/h，則可估算物料平衡表如下表32：表32 T101清晰分割物料衡算匯總組分進料kmol/h塔頂kmol/h塔釜kmol/h丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計100所以組分含量：＜3%所以合格。T201取輕關鍵組分為異己烷，重關鍵組分為正己烷。設回收率均為99%，設進料為100kmol/h，得到下表33：表33 T201估算物料平衡表組分進料kmol/h塔頂kmol/h塔釜kmol/h正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計正己烷純度：﹥85%所以合格。T301取輕關鍵組分為異戊烷，重關鍵組分為正戊烷。設回收率為99%，設進料為 100 kmol/h，則可由估算物料平衡得到如下表34：表34 T301估算物料平衡表組分進料，kmol/h塔頂，kmol/h塔釜，kmol/h正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計異己烷的純度：﹥98% 所以合格。 塔T101物料衡算 T101清晰分割物料衡算令正丁烷為輕關鍵組分，異戊烷為重關鍵組分。設回收率均為99%，假設清晰分割，可得下表35：表35 T101清晰分割物料衡算表組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計進料質量流量kg/h質量分數(shù)m%100摩爾流量kmol/h摩爾分數(shù)mol%100續(xù)表35組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計塔頂質量流量kg/h質量分數(shù)m% 100摩爾流量kmol/h摩爾分數(shù)mol%100塔釜餾出液質量流量kg/h質量分數(shù)m%100摩爾流量kmol/h摩爾分數(shù)mol%100 確定塔的操作壓力及溫度 確定回流罐壓力 取=40℃，塔頂采用冷凝器，查得40℃下，塔頂各組分的飽和蒸汽壓，由=/P及泡點方程[2] =1可得：=。查得回流罐組分數(shù)據(jù)如下表36：表36 T101回流罐各組分基本數(shù)據(jù)組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷Pi，atm續(xù)表36 組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷（atm） 所以，=﹥1atm，所以采用加壓操作。管線壓力=。則塔頂壓力=+=+=.，采用板式塔，設Np=26塊，設單塊塔板壓降為P=,Pw=+NpP=+26=. △==。 計算塔頂、塔底溫度 (1) 求塔頂溫度 由前計算可知，露點方程=1試差求得，其中，= /。由《石油化工基礎數(shù)據(jù)》得，其中塔頂回流罐中近似相同。表37 T101塔頂溫度基本數(shù)據(jù)溫度組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷50℃53℃ 所以，塔頂溫度取53℃。 (2) 求塔底溫度TW 由前計算可知Pw=，用泡點方程驗證。計算結果如下表38：表38 T101塔底各組分基本數(shù)據(jù)組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷123℃122℃ 所以，=122℃。 驗證T101清晰分割是否成立 以重關鍵組分異戊烷為基準，則有= /。T101組分揮發(fā)度如下表39：表39 T101各組分相對揮發(fā)度表溫度組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷53℃122℃ 由表39可知，輕關鍵組分正丁烷的=。 由Fensk公式： Nm= (31) （上式中Nm包括再沸器） 以計算釜液中乙烷的摩爾分率為例，則 ==104 x乙烷=W乙烷/W=106 同理， 釜液異丁烷x異丁烷=104，塔頂正戊烷x正戊烷=104 塔頂異戊烷x異戊烷=108，塔頂正己烷x正己烷=109 所以塔1101清晰分割是合理的。 確定最小回流比 由Underwood[3]公式： (32) (33) 取飽和液相進料q=1，由式（32）來試算θ的值，示例列于表311：表310 T101確定θ基礎數(shù)據(jù)表組分進料組成，mol%θ=丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計 由表311得到，當θ=，將θ=（33），計算得=。 確定最適宜的回流比 適宜R及N計算數(shù)據(jù)如下表表311：表311 T101求適宜的R及N計算數(shù)據(jù)表R/RmRXYNN（R+1） 以R/Rm為x軸，N（R+1）為y軸作圖31：圖31 T101最小回流比示意圖 由《化工分離工程》7071頁的吉利蘭圖，由圖31得，當R/Rm=，R=, =。 全塔效率及確定實際塔板數(shù) 全塔效率 平均溫度T==(53+122)/2=℃ 查《石油化工基礎數(shù)據(jù)手冊》得到各組分粘度[4]如下表312：表312 T201各組分粘度表組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷uxif 則由奧康奈爾法：μ=Σμixi= 正戊烷=，則全塔效率== 實際塔板數(shù)的確定 =/=，即28塊 假設塔板數(shù)為N=26塊塔板，所以在誤差范圍內，假設合理。 確定進料位置 根據(jù)芬斯克方程可得： (34) 得到=，=。所以=12，=16，進料位置在第17塊板。 進料溫度及壓力的確定 =+=+17= atm。利用泡點方程試差法=，求。其中[5]由《化學化工物性手冊》查得如下表313：表313 T101進料溫度基本數(shù)據(jù)組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計，% (80℃) 所以，進料溫度=80℃。 塔T201物料衡算 塔T201清晰分割物料衡算 清晰分割，可得下表35：表314 T201清晰分割物料平衡表組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計進料質量流量kg/h質量分數(shù)m%100摩爾流量kmol/h摩爾分數(shù) mol%100續(xù)表314組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計塔頂餾出液質量流量kg/h質量分數(shù)m% 100摩爾流量kmol/h摩爾分數(shù)mol%100塔釜餾出液質量流量kg/h質量分數(shù)m%100摩爾流量kmol/h摩爾分數(shù)mol% 確定塔的操作壓力及溫度 確定塔的操作壓力 取=40℃，塔頂采用冷凝器，查得40℃下，塔頂各組分的飽和蒸汽壓，由=/P以及泡點方程=1得=。查《石油化工基礎數(shù)據(jù)手冊》得表315：表315 T201回流罐各組分基本數(shù)據(jù)組分丁烷異戊烷戊烷異己烷己烷合計（40℃） 所以，=，線壓力取= =+=+= 采用板式塔，設為Np=85塊塔板 設單塊塔板壓降為=4mmHg=， 則=+Np=+85=。 計算塔頂、塔底溫度 (1)塔頂溫度 由前可知，=,應用露點方程=1試差，其中，=/，查《石油化工基礎數(shù)據(jù)手冊》得下表316：表316 T201塔頂溫度基本數(shù)據(jù)組分丁烷異戊烷戊烷異己烷己烷合計（50℃）（45℃） 所以，=45℃。 (2)塔底溫度 由前可知，=，用泡點方程=1進行驗證，得到下表317：。表317 T201塔底溫度基本數(shù)據(jù)組分異己烷正己烷（87℃）（89℃） 所以，=89℃。 驗證T201清晰分割是否成立 以重關鍵組分異戊烷為基準，則有= /，得到下表318：表318 T201各組分相對揮發(fā)度表組分組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷45℃89℃ 由表318可知，輕關鍵組分正戊烷= W1= =1029，x1=W1/W=1032 同理可得：釜液異戊烷W2=1014，x2=1017 釜液正戊烷W3=1011，x2=1014 所以，T201按照清晰分割是合理的。 確定最適宜的回流比 由公式(32)、(33)計算，取飽和液相進料，進行θ試差，得到下表319：表319 T201確定θ基礎數(shù)據(jù)表組分進料組成XiF，mol%θ=正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計 所以，θ=，代入式(33)，計算得=,可得下表320:表320 T201求適宜的R及N計算數(shù)據(jù)表R/RmRXYNN（R+1）