年產(chǎn)68萬噸異丙醇裝置丙烯精制工段工藝設(shè)計----脫乙烷塔部分-預(yù)覽頁
【正文】 wc2=%=(kg/h）乙烷的摩爾數(shù)：表21 原料中的脫乙烷塔濃度組成kg/hWt%kmol/hmol%摩爾質(zhì)量(kg/kmol)C230C3=42C3o44iC4o58∑100100由上表可見原料摩爾流量為： Fw= ( kmol/h ) 脫乙烷塔塔頂及塔底的流量及組成選乙烷為輕關(guān)鍵組分，丙烯作為重關(guān)鍵組分，根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)，脫乙烷塔頂≥72％；脫乙烷塔底≯％，丙烯在塔頂產(chǎn)品中的含量≯28%（mol%），進(jìn)行清晰分割物料衡算，物料衡算圖見下圖。表26 丙烯塔進(jìn)料中各組份的量及組成組成kg/hWt%kmol/hmol%摩爾質(zhì)量(kg/kmol)C230C3=42C3o44iC4o58∑100100 丙烯塔塔頂及塔底的流量及組成選丙烯為輕關(guān)鍵組分，丙烷為重關(guān)鍵組分，根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)，丙烯塔頂≥ ％；丙烯塔底≥ 93％；丙烯塔頂≯％進(jìn)行清晰分割物料衡算，物料衡算圖見圖22圖22 丙烯塔物料衡算圖（1）計算塔頂餾出液量D和塔底釜液量W列于下表。泡點就是多組分混合液開始沸騰，產(chǎn)生第一個氣泡的溫度。根據(jù)冷凝液的泡點，假設(shè)回流罐的壓力，由pTk圖查得液相各組分的平衡常數(shù)，計算過程及結(jié)果列表如下表表31 液相各組分的平衡常數(shù)計算過程及結(jié)果組分xi=yDiT=35℃，P=T=35℃，P=T=35℃，P=yi =kixiyi =kixiyi =kixi乙烷丙烯合計1如上， MPa時，滿足歸一條件：平衡汽相組成之和=≈1， MPa。當(dāng)混合液處于泡點時，各組分均服從帶入 得 式中 yi ——任意組分i在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)；xi ——任意組分i在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)；ki ——相平衡常數(shù)。在塔頂壓力下，假設(shè)塔頂露點溫度，由pTk圖查得汽相各組分的平衡常數(shù)，計算過程及結(jié)果列表如下。按上式求泡點時需用試差法。 進(jìn)料溫度的計算乙烷塔采用飽和液相進(jìn)料，與上塔底溫度計算同理，故采用泡點方程計算。式中 yi ——任意組分i在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)；xi ——任意組分i在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)；ki ——相平衡常數(shù)。丙烯塔頂?shù)睦淠鳛槿鳎捎寐饵c進(jìn)料方程計算回流罐的壓力。 計算結(jié)果列表如下：表39 進(jìn)料壓力下不同溫度的平衡常數(shù)計算過程及結(jié)果組分P=,設(shè)T=44℃P=,設(shè)T=45℃乙烷丙烯丙烷異丁烷合計1 當(dāng)進(jìn)料溫度為44℃時，組成之和=≈1，故丙烯塔進(jìn)料溫度44℃。1．確定相對揮發(fā)度由pTk圖查得液相各組分的平衡常數(shù)，選取丙烯為基準(zhǔn)組分j，計算相對揮發(fā)度，詳見下表。表42 試差法計算值組分設(shè)設(shè)=乙烷丙烯丙烷異丁烷合計1因為q=1，所以=0；當(dāng)?shù)臅r候，=≈0故取3．最小回流比計算將=，計算Rmin。根據(jù)前面相對揮發(fā)度的計算可知，==把相關(guān)條件帶入芬斯克方程可得== 理論塔板數(shù)和實際回流比的確定應(yīng)用吉利蘭關(guān)聯(lián)圖，根據(jù)實際回流比R=（）Rmin，采用簡捷法計算理論板數(shù)。式中 N——理論塔板數(shù)；NP——實際塔板數(shù)；——塔板效率。表45 脫丙烷塔操作條件項目最 小回流比實 際回流比最少理論板數(shù)理論板數(shù)實際板數(shù)全塔效率進(jìn)料位置數(shù)值182961%第9塊和第11塊 丙烯塔塔板數(shù)的計算 最小回流比的計算采用恩德伍德（underwood）法計算最小回流比。通過試差法計算值。表48 Rmin計算過程組成xDixDiC2C3=C3o∑1所以 Rmin＝－1＝ 最少理論塔板數(shù)的計算根據(jù)前面相對揮發(fā)度的計算可知，===最少理論板數(shù)采用芬斯克方程計算，把相關(guān)條件帶入芬斯克方程可得：== 理論塔板數(shù)和實際回流比的確定應(yīng)用吉利蘭關(guān)聯(lián)圖，根據(jù)實際回流比R，采用簡捷法計算理論板數(shù)。Et=() 計算塔頂與塔底平均溫度t=(tD+tW)/2=(38+52)/2=45℃由參考資料[12]查得45℃各組分粘度得：表410 45℃各組分粘度組分xFi(mPas)xFi (mPas)C2C3=C3oC4o∑1Et=() Et=() =() ==%%而在60%左右，所以全塔效率為60%2．實際塔板數(shù)的確定實際塔板數(shù)由下式計算。 丙烯塔塔板數(shù)計算結(jié)果匯總丙烯塔塔板數(shù)計算結(jié)果見表411。∑XiHi= =105 kcal/h2. 脫乙烷塔塔頂蒸氣帶出熱量QV的計算物料為飽和氣體，溫度為39℃， ，塔頂物料量為V=(R+1)D=（R+1） kmol/h ；R＝18表52 脫乙烷塔塔頂蒸氣帶出熱量過程計算組 分Xi（mol%）Hi（kcal/kmol）XiHi乙烷丙烯合計100QV = V∴ ＝QV＋QW－QF －QR=105 ＋105 105 105＝103 kcal/h則再沸器的熱負(fù)荷：QB＝103 kcal/h＝103=104 kJ/h 脫乙烷塔冷凝器熱負(fù)荷的計算選圖51 藍(lán)框作為計算冷凝器熱負(fù)荷的范圍：熱量衡算式為：QV=QR +QD +QC QC—冷凝器的熱負(fù)荷QV—塔頂蒸氣帶入蘭色范圍的熱量QR—回流液帶出蘭色框的熱量QD—塔頂產(chǎn)品帶出蘭色框的熱量基準(zhǔn)狀態(tài)：選－129℃飽和液體，即在此溫度下飽和液體的焓H－129℃＝0塔頂產(chǎn)品帶出的熱量QD的計算物料為飽和氣體，溫度為35℃， kmol/h ；表55 塔頂產(chǎn)品帶出的熱量過程計算組 分Xi（mol%）Hi（kcal/kmol）XiHi乙烷丙烯合計100QD=D∑XiHi==105 kcal/h4. 回流液帶入的熱量QR的計算物料為飽和液體，溫度為35℃，回流物料量為L=RD=10 kmol/h ；（R=10）表59 回流液帶入的熱量過程計算組 分Xi（mol%）Hi（kcal/kmol）XiHiC2C3=C3o∑QR = L設(shè)計內(nèi)容主要包括：全系統(tǒng)的物料衡算、熱量衡算、工藝條件的計算，脫乙烷塔工藝設(shè)計。 參考文獻(xiàn)[1] 石油化工工業(yè)部石油規(guī)劃設(shè)計院，[2] 盧煥章，[3] 大連理工大學(xué)化工原理教研室，[4] 國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計院，[5] 化工設(shè)備設(shè)計全書編輯委員會，[6] 北京石油設(shè)計院，[7] 周波，[8] 張洪流，[9] 基礎(chǔ)化學(xué)工程編寫組，[10]賀匡國，[11] 蘭州化學(xué)工業(yè)公司化工學(xué)校等合編，化工原理（下冊）.1979[12] 化學(xué)工程手冊編輯委員會，化學(xué)工程手冊（第1篇）.1979[13]石油化學(xué)工業(yè)部石油化工規(guī)范設(shè)計院組織編寫，[14] 蘭州化學(xué)工業(yè)公司化工學(xué)校等合編， 謝 辭
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