【正文】 、D經(jīng)冷卻器E301后變?yōu)橐合?，進(jìn)入T301，分餾后塔頂?shù)玫紺正戊烷組分經(jīng)冷凝后進(jìn)入產(chǎn)品儲(chǔ)罐V302，塔頂經(jīng)冷凝后部分回流至塔T301。得如下表：表32 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環(huán)戊烷異己烷合計(jì)進(jìn)料質(zhì)量流率kg/h8500質(zhì)量分率m%100摩爾流率kmol/h摩爾分率mol%100塔頂餾出液質(zhì)量分率kg/h質(zhì)量分率m%100摩爾流率kmol/h摩爾分率mol%100塔釜液質(zhì)量流率kg/h質(zhì)量分率 m%100摩爾流率kmol/h摩爾分率mol%100 操作條件的確定 回流罐壓力Pb 的確定假設(shè)回流罐的溫度為40oC，由《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》[2]得回流罐壓力如下表：表33回流罐壓力組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷合計(jì)xi，mol%100Pi(40 oC) 由上表得，回流罐壓力：Pb=∑Psxi= (31) 塔頂壓力：△PDL= 則PD= △PFL= 則PF= △PWF= 則PW= 塔頂壓力及溫度的確定 初始設(shè)PD=∑yi/Ki=1確定塔頂溫度。 所以塔底溫度為95oC。 確定最小回流比Rm 計(jì)算最小回流比 由Underwood公式： （36） 取飽和進(jìn)料q＝1，由下表試差得： 表38 T101試差求最小回流比組份丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷環(huán)戊烷異己烷合計(jì)xi，mol%i 由上表數(shù)據(jù)可得，當(dāng)=，式(36)，故試差得=，代入，得Rm=。 以R/Rm為x軸，N（R+1）為y軸作圖可得：圖31 T101最小回流比示意圖由上圖知R/Rm=， 從而可得R=，N=。表311 T201清晰分割物衡表組分正丁烷異戊烷正戊烷環(huán)戊烷異己烷合計(jì)進(jìn)料質(zhì)量流率kg/h質(zhì)量分率m%100摩爾流率kmol/h摩爾分率mol%100塔頂餾出液質(zhì)量流率kg/h質(zhì)量分率m%100摩爾流kmol/h摩爾分率mol%100塔釜液質(zhì)量流率kg/h質(zhì)量分率m%100摩爾流率kmol/h摩爾分率mol%100 T201操作條件確定 確定回流罐的壓力 水做冷卻劑，因塔頂出料，故取回流罐溫度為40℃，塔頂采用全凝器，查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》，可得一系列PSi。 進(jìn)料溫度的確定 由泡點(diǎn)方程即∑Pixi=PF進(jìn)行試差，試差過(guò)程見(jiàn)下表314（PF=）。表316 T201相對(duì)揮發(fā)度數(shù)據(jù)表組分正丁烷異戊烷正戊烷環(huán)戊烷異己烷塔頂i （46oC）塔底i（ oC）平均對(duì)輕關(guān)鍵組分異戊烷,由上表知: 平均= 　由Fensk公式：Nm==（上式中Nm包括再沸器） 由公式（34）可得Nm=。由下表試差得：表317 試差表組分正丁烷異戊烷正戊烷環(huán)戊烷異己烷合計(jì)進(jìn)料，mol%100i 由上表數(shù)據(jù)可知：內(nèi)插，當(dāng)=，代入得Rm=。 塔內(nèi)其他壓力的估算及溫度的確定選取板式塔： PD=Pb+△P=+=PW=PD+NP△P單=+44 塔頂溫度的確定PD=，應(yīng)用露點(diǎn)方程∑yi/Pi=1/PD=，計(jì)算塔頂溫度TD。℃。由試差得下表324：表324 試差表組分異戊烷正戊烷環(huán)戊烷異己烷合計(jì)進(jìn)料，mol%100i 由上表數(shù)據(jù)試差，得= ，代入得Rm=。實(shí)際提餾段板數(shù)：，圓整為10塊。 各塔操作條件匯總 表328 各塔操作條件計(jì)算結(jié)果匯總表參 數(shù)T101T201T301P，atm回流罐塔頂進(jìn)料塔釜T，℃回流罐404040塔頂46進(jìn)料塔釜95RmRNmNNRNSN實(shí)際 45第四章 能量衡算 T101能量衡算 查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》[4]得回流罐液相各組分焓值，塔頂氣相組分焓值HLDi，進(jìn)料飽和液體組分焓值HFi，和塔底液相組分焓值HWi。 計(jì)算傳熱劑用量 （1）冷卻水用量： 取循環(huán)水上水溫度為25℃，循環(huán)下水40℃，水的Cp=(kg.℃)。如下表：表43 T201混合焓表組分正丁烷異戊烷正戊烷環(huán)戊烷異己烷混合熱焓kJ/kg回流(40℃)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%HLDikJ/kg進(jìn)料(℃)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%HFikJ/kg塔頂(46℃)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%HVikJ/kg塔底(℃)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%HWikJ/kg注：混合熱焓由H=∑Hixi求得（xi為質(zhì)量分率）。所需 冷卻水有25℃－40℃。 計(jì)算傳熱劑用量（1）冷卻水用量： 取循環(huán)水上水溫度為25℃，循環(huán)下水40℃，水的Cp=(kg.℃)。如表51：表51精餾段各組分?jǐn)?shù)據(jù)精餾段組分T=49℃ P=丙烷異丁烷正丁烷異戊烷合 計(jì)氣液相摩爾分?jǐn)?shù)Xi分子量Mi氣液相平均分子量液相質(zhì)量分?jǐn)?shù)Xi液相密度ρi450Xi/ρi104104103105103液相密度ρL氣相密度ρG①液相密度的計(jì)算： kg/m3 （51）②氣相密度的計(jì)算： 由于T101操作壓力P3atm，需用壓縮因子法求算，查《化工熱力學(xué)》[5]295頁(yè)得各組分Pc，Tc，i。 （2）提餾段 查得各組分相應(yīng)密度數(shù)據(jù)如表53：表53 提餾段各組分?jǐn)?shù)據(jù)提餾段T=95℃ P=組 分正丁烷異戊烷正戊烷環(huán)戊烷異己烷合 計(jì)氣液相摩爾分?jǐn)?shù)Xi分子量Mi氣液相平均分子量液相質(zhì)量分?jǐn)?shù)Xi液相密度ρiXi/ρi106104104105105103液相密度ρL氣相密度ρG ①液相密度的計(jì)算： kg/m3②氣相密度的計(jì)算： 由于T101操作壓力P3atm，需用壓縮因子法求算。=V+(q1)F=V=L39。m=V39。③人孔及手孔設(shè)計(jì)當(dāng)Dg≥800mm時(shí)，采用人孔，每隔68塊板設(shè)一人孔，塔頂、塔釜及進(jìn)料處各一個(gè)人孔，規(guī)格：Dg=450mm，即4806mm。 ③進(jìn)料管管徑dF，取uF= dF== 選用接管：公稱(chēng)直徑D=65，即736mm。表55 T101接管尺寸匯總接管位置直徑/mm外徑厚度伸出長(zhǎng)度補(bǔ)強(qiáng)圈計(jì)算值公稱(chēng)直徑mmmm外徑內(nèi)徑塔頂蒸汽出口dV1031251336200250137回流管dR404045150進(jìn)料管dF516576415016080底部出料管dw678089615018093塔底至再沸器dl871001086150200112再沸器直接管db29830032510200620381 T201的設(shè)計(jì)與選型 選用填料塔 （1）精餾段表56 精餾段各組分?jǐn)?shù)據(jù)精餾段組分T=46℃ P=正丁烷異戊烷正戊烷合 計(jì)氣液相摩爾分?jǐn)?shù)Xi分子量Mi氣液相平均分子量液相質(zhì)量分?jǐn)?shù)Xi100液相密度ρiXi/ρi106103105103液相密度ρL氣相密度ρG ①液相密度的計(jì)算： kg/m3 ②氣相密度的計(jì)算： =PM平/RT=101325（46+）= ③計(jì)算塔徑：選用JWB250Y金屬波紋填料L=RD== kmol/hV=(R+1)D= kmol/hLm=L=Gm=V=流動(dòng)參數(shù)： =填料負(fù)荷因子== 所以JWB250Y的填料負(fù)荷因子==AT== 所以，精餾段塔徑==。 綜上所述， 塔高的計(jì)算 塔高： ①塔頂空間高度ＨD＝ ②進(jìn)料板間距HF= ③塔釜高度Hw 設(shè)停留時(shí)間為10分鐘V（塔釜）=(Vl+Vw) (5～15) 取停留時(shí)間為10分鐘，Vw+VL== 則塔釜體積 VB＝(Vw+VL) 10= 則 Hw＝V/= 考慮到人孔和液體分布器的高度取Hw=+= ④填料高度H填實(shí)際填料高度：HT=44./= 所以塔高： H=++12..57+= 塔體設(shè)計(jì) （1）T201塔體初步設(shè)計(jì) ① 筒體采用碳鋼Q235，查得壁厚為8mm。 ②回流管管徑dR,取uR= dR== 選用標(biāo)準(zhǔn)：接公稱(chēng)直徑Dg=100mm，1086mm。 ⑥再沸器返塔連接管管徑db，取ub=，Lb為氣液相之和 db== 選用接管為：公稱(chēng)直徑Dg=400mm，42611mm。=L+qF= kmol/h V39。s= V39。 塔高計(jì)算 ①塔板空間高度： ∑HT=HT（Np2）=（452）= （511）②計(jì)算塔釜高度Hb，取塔釜停留時(shí)間為10分鐘，則Hb==。由此可以初步校驗(yàn)塔板清夜層高度：精餾段： hl=+HW=50+=提溜段： hl=+HW=50+=降液管：降液管面積與寬度。 塔板布置 D=1200mm＞800mm，選用分塊式，2塊弓形板，1塊矩形板，1塊通道板。提餾段=。全開(kāi)后 hc=u02 ρv /ρL/2g=。取大者 hc=。 提餾段： Ls39。提餾段：用同樣的方法hd=hd1+hd2=hw+how=hp= Hd= HT+hw=+= 取ψ=，ψ（HT+hw）= Hdψ（HT+hw）合理 ④ 漏液量： （519） 精餾段： F0=～17之間 提餾段： F0=～17之間 可見(jiàn)，精餾段與提餾段的漏液量屬正常操作范圍