【正文】 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? /( / )iF t h iha 1 ( / )jDW 75 10?? /( / )iD t h 0 Dia 0 0 /( / )iW t h Wia 純苯塔產(chǎn)品產(chǎn)量核算 年產(chǎn)苯 3萬(wàn)噸，一年按 300 天計(jì)算 ,則每小時(shí)苯產(chǎn)量為 ： 39。 025 679W? 可求得 ： 39。 4 . 1 7 0 . 0 2 1 0 4 . 1 9 1 /F D W t h? ? ? ? ? 同理可求得純苯塔中其它成分流量及組成如下表： 序號(hào) 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? /( / )iF t h /( / )iD t h 0 0 河南城建學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì) 物料衡算 12 Dia 0 0 /( / )iW t h Wia 吹苯塔產(chǎn)品產(chǎn)量核算 同理 ,可求得吹苯塔進(jìn)料流量及組成。則由此可求得吹苯塔進(jìn)料量流量及組成如下表 ： 序號(hào) 1 2 ? 組成 BTX 溶劑油及殘?jiān)? /( / )iF t h /( / )iD t h ia /( / )iW t h Wia 河南城建學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì) 物料衡算 13 由最初吹苯塔進(jìn)料可知。則由上述可列質(zhì)量守恒方程 ： (0 . 0 0 5 0 . 0 0 1 1 ) (0 . 0 2 0 . 0 0 1 1 ) 0 . 3 3 4x x x x x? ? ? ? ? 解得 x= /th 所以酸洗塔進(jìn)料 ， 即初餾塔出料塔底產(chǎn)品組成如下： 序號(hào) 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? 流量 i? 河南城建學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì) 物料衡算 14 初餾塔產(chǎn)品產(chǎn)量核算 由以上數(shù)據(jù)可求得初餾塔進(jìn)料量 ， 組成及各組分含量如下表： 序號(hào) 1 2 3 4 5 ? 組成 初餾分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及 殘 渣 /( / )iF t h Fia /( / )iD t h 0 0 0 Dia 0 0 0 /( / )iW t h 0 Wia 0 所以由上可知，每年欲得 3萬(wàn)噸苯，則 ： 輕苯的進(jìn)料量及組成如下： F= /th 序號(hào) 1 2 3 4 5 ? 組成 初餾分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? i? 甲苯塔物料衡算 在此進(jìn)料時(shí)，純苯塔塔底出料量及組成 ， 即 ： 甲苯塔進(jìn)料量如下表 ： 序號(hào) 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? /( / )iW t h 0． 7665 0． 1536 0． 3714 1． 3125 Wia 甲苯塔在 110℃ 時(shí)各組分相對(duì)揮發(fā)度如下： 序號(hào) 1 2 3 4 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油 i? 1 河南城建學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì) 物料衡算 15 即： 甲苯塔進(jìn)料量組成相關(guān)數(shù)據(jù)如下表 : 序號(hào) 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? /( / )iF t h i? 平均相對(duì)揮發(fā)度 iha 1 其中塔頂甲苯收率大于 %， 二甲苯含量小于 %。 塔頂產(chǎn)品中二甲苯流量為： 0. 53 02 0. 28 80 0. 99 0. 15 12LD ? ? ? ?t / h 塔底產(chǎn) 品中二甲苯流為 ： 0 .5 3 0 2 0 .2 8 8 0 0 .1 5 1 2 0 .0 0 1 5L L LW F D? ? ? ? ? ?t / h 塔頂產(chǎn)品中溶劑油及殘?jiān)髁繛椋? ? ? ? ?t / h 塔底產(chǎn)品中溶劑油及渣： 0. 53 02 0. 70 05 0. 00 30 0. 36 84h h hW F D? ? ? ? ? ?t / h 非清晰分割的餾出液流量及各組分在兩產(chǎn)品中的組分由上面計(jì)算可得： 0 .1 5 1 2( ) 1 0 0 .80 .0 0 1 5LDW ?? 0 .0 0 3 0( ) 0 .0 0 80 .3 6 8 4hDW ?? 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式 ： ( ) ( ) ( ) ( )g L g h g i g hg L h g h h g ih g h hD D D Dl l l lW W W Wl a l a l a l a???得 ： ( ) ( ) 1 0 0 . 8 0 . 0 0 8 1 1 . 9 72 . 2g L g h ggg L h g h h gDDll llWWl a l a l? ???? 對(duì)于組分 1(甲苯 )可求得 1( ) 1 1 . 9 7 ( 5 . 7 2 2 . 2 ) 0 . 0 0 8 2 . 8 7 0 6g g g gDl l l lW ? ? ? ? 則1()DW= 其它各組分 ()jDW列于下表 ： 產(chǎn)品中各組分流量 iD 和 iW 可根據(jù)分配比和物料衡算求得，計(jì)算結(jié)果亦列于下表： 以甲苯為例 ， 計(jì)算如下： DW甲 苯（ ） = F 甲苯 =D 甲苯 +W 甲苯 =? = /th 河南城建學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì) 物料衡算 18 聯(lián)立上式解得 ： D= /th 10 /W t h??? 序號(hào) 1 2 3 ? 組分 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? /( / )iF t h iha 1 ( / )jDW /( / )iD t h DiX /( / )iW t h 10?? WiX 0 河南城建學(xué)院專(zhuān)科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 塔設(shè)備計(jì)算 19 5 能量衡算 因數(shù)據(jù)不全無(wú)法計(jì)算 。則查得各物質(zhì)相對(duì)揮發(fā)度及相對(duì)分子量如下表 ： 經(jīng)單位換算結(jié)果亦如下表： 序號(hào) 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? /( / )iM kg kmol 78 92 106 108 /( / )iF kmol h FiX /( / )iD kmol h 0 0 DiX 0 0 /( / )iW kmol h WiX ih? 1 取 q= 則可由恩德伍德公式估算 [2]最 小 回流比。 河南城建學(xué)院專(zhuān)科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 塔設(shè)備計(jì)算 23 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 操作壓力計(jì)算 塔頂操作壓力： 0 1 0 1 .3 3 5 1 3 6 .3p ? ? ?KPa 每層塔板壓降： p? = KPa 進(jìn)料板壓力： 1 3 6 .3 0 .7 1 8 1 4 5 .4Fp ? ? ? ? KPa 精餾段平均壓力： (1 3 6 .3 1 4 5 .4 ) 1 4 0 .8 52mp ??? KPa 操作溫度計(jì)算 依據(jù)操作壓力計(jì)算操作溫度，結(jié)果如下： 塔頂溫度： 0 80t ? ℃ 進(jìn)料板溫度： ? ℃ 精餾段平均溫度： 80 110 .5 mt ???℃ 平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算 塔頂平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算 ： 查 的數(shù)據(jù)及液相摩爾分率如下表 ： 用1 ( 1)i DiD Dixy x??? ??計(jì)算液相分率 ， 以苯為例 ： 12 . 4 9 0 . 9 9 9 3 0 . 9 9 9 71 1 . 4 9 0 . 9 9 9 3Dy ????? 結(jié)果亦如下表： 序號(hào) 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? iha 1 iFx 0 0 Fiy 0 0 0 . 9 9 9 3 7 8 0 . 0 0 0 7 9 2 7 8 . 0 1 /mVDM k g k m o l? ? ? ? ? 0 . 9 9 9 7 7 8 0 . 0 0 0 7 9 2 7 8 . 0 4 /mLDM k g k m o l? ? ? ? ? 進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 氣相，液相分率計(jì)算 ： 河南城建學(xué)院專(zhuān)科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 塔設(shè)備計(jì)算 24 方法同計(jì)算塔頂?shù)姆致史椒ǎ?jì)算結(jié)果如下表 ： 序號(hào) 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? /( / )iM kg kmol 78 92 106 108 iha 1 Fix Fiy 0 . 9 1 0 7 8 0 . 1 2 5 9 2 0 . 0 0 9 1 0 6 0 . 0 0 9 1 0 8 8 4 . 4 1 /mVFM k g k m o l? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 . 8 0 2 7 8 0 . 1 2 5 9 2 0 . 0 2 2 1 0 6 0 . 0 5 1 1 0 8 7 6 . 9 4 /mLFM k g k m o l? ? ? ? ? ? ? ? ? 精餾段平均摩爾質(zhì)量 ： 7 8 . 0 1 8 4 . 4 1 8 1 . 2 1 /2mVM k g k m o l??? 7 8 . 0 4 7 6 . 9 4 7 7 . 4 9 /2mLM k g k m o l??? 平均密度計(jì)算 氣液平均密度計(jì)算 ： 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即 ： 1miLia???? 塔頂液相平均密度的計(jì)算 ： 由 0 80t ? ℃ 查手冊(cè)得： 序號(hào) 1 2 3 4 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? 3/( / )kg m? ? ? 。 計(jì)算結(jié)果列于下表 ： 假設(shè)的 ? 值 6 41ih Fii ihx???? ?? 由以上數(shù)據(jù)可知 ? = 最小回流比有下式計(jì)算，即 ： 4m i n 1 1 4 . 4 8 0 . 9 9 3 5 . 8 2 0 . 0 0 0 71 1 0 . 6 81 4 . 4 8 6 . 0 0 0 0 0 5 5 . 8 2 6 . 0 0 0 0 0 5ih D ii ih xR ???? ??? ? ? ? ? ?? ? ?? 則 R= minR =?= 塔板層數(shù)的確定 最小理論板層數(shù)由芬斯克方程式 [2]計(jì)算 minN ，即 ： m in 93 17[ ( ) ( ) ] [ ( ) ( ) ] 002 21 1 10. 72hLg D w gwhLg ih gxxl lxxNl l?? ? ? ? ? 理論板層數(shù) ： m i n 1 .0 2 0 .6 8 0 .1 6 81 1 .0 2 1RRR? ????? 由吉利蘭圖 [2]查得 m in 1 .7 0 2 0 .4 822NN N? ????? 解得 N=（不包括再沸器） 精餾段理論板層數(shù)用 ? 及1 ? ??代入芬斯克方程 [2]便可求得精餾段所需最小理論板層數(shù)。 則 5 分鐘內(nèi)共流過(guò)氣相苯的體積為：1 315 2 2 . 4 8 9 5 . 5 1 0 0 . 2 9 61000DVm? ? ? ? ? 其余各組分計(jì)算結(jié)果亦如下表： 序 號(hào) 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? 3/DiVm 3/WiVm 所以 5 分鐘流過(guò)氣相液相總體積 ， 即 ： 閃蒸塔 的 總體積為 ： 31 2 4 . 0 9 6 0 . 0 1 3 1 2 4