【正文】 ????D m 由計算結果可知 提餾段氣相負荷較大，故塔板設計以提餾段 為準， 塔徑為 米 。V = =39。 1．塔頂氣體密度 塔頂溫度為 47℃ ，壓力為 ，查得各純組分的 PCi 、 TCi，計算結果如下表。查得 78℃ 時各純組分液體密度，計算結果如下表?！?XiHi=21 = 710? kcal/h= 810? kJ/h 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 論文 30 OQ 取 BQ 的 10％?！?XHii=21 = 610? kcal/h= 710? kJ/h 塔底熱負荷 的計算 物料為飽和液體，溫度為 78℃，壓力為 ，物料量為 kg/h 組 分 Xi（ mol%）※ Hi(kcal/kg) XiHi C2 128 C3= 128 C3o 54 iC4o 110 ∑ ※此列數(shù)據(jù)見表 3 WQ = W 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 論文 24 ? ? ? ? % 7 6 ????? ??lcpt uE ? z注：實際塔板效率達不到 %，則選 % 2．實際塔板數(shù)的確定 實際塔板數(shù)由下式計算。 Rmin計算過程詳見下表。 組成 塔頂， T =41℃ ， P＝ 塔底， T =54℃ ， P＝ ijWijDij ??? ? ki ijD? ki ijW? 2c ’ C3= C3o iC4o 2． θ 值計算 根據(jù) lj? ＞ ? ＞ hj? ，可知 ＞ ? ＞ 。 ttNN E? 式中 N—— 理論塔板數(shù)； NP—— 實際塔板數(shù)； ? —— 塔板效率。 組成 ij? xDi % ij? xDi ???ij ????ij Diijx C2 C3= C3o 0 0 0 iC4o 0 0 0 ∑ 注：第三列數(shù)據(jù)見表 2。 組成 塔頂， T =47℃ ， P＝ 塔底， T =78℃ ， P＝ ijWijDij ??? ? ki ijD? ki ijW? C2 C3= 1 1 1 C3o iC4o 2． θ 值計算 根據(jù) lj? ＞ ? ＞ hj? ，可知 ＞ ? ＞ 。 當塔底溫度為 54℃ 時， 滿足歸一條件， 平衡汽相組成之和 ? ? ≈1 ，故塔底溫度為 54℃ 。 回流溫度的確定 回流液溫度即為全凝器的冷凝溫度， T 回＝ 40℃ 。 脫 乙 烷塔操作條件匯總 脫 乙 烷塔操作條件見表 。 塔底溫度的計算 塔底為飽和液相，故應采用泡點方程計算塔底溫度。 設塔頂?shù)交亓鞴薜膲毫Σ顬?，則塔頂壓力 P 頂 ＝ MPa；塔頂?shù)剿獕毫禐?，則塔釜壓力 P 底 ＝ ；進料口壓力取塔頂壓力和塔釜壓力的 平均值，故設進料壓力 P 進 ＝ 。 表 6 丙 烯塔 塔頂及塔底的產(chǎn)品量及組成 組分 塔頂餾出液 塔底釜液 kg/h Wt% kmol/h mol% kg/h Wt% kmol/h mol% C2 0 0 0 0 C3= C3o iC4o 0 0 0 0 ∑ 100 100 100 100 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 論文 8 丙烯 塔 的 物料平衡 丙 烯塔 物料平衡數(shù)據(jù)見表。 表 1 脫 乙 烷塔 進料中各組份的量及組成 組成 kg/h Wt% kmol/h mol% 摩爾質(zhì)量 (kg/kmol) C2o 30 C3= 42 C3o 44 iC4o 58 ∑ 100 100 脫乙烷塔塔頂及塔底的流量及組成 選 乙 烷為輕關鍵組分， 丙烯 （ C3=） 作為重關鍵組分 ， 根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量指標， C3=在塔頂產(chǎn)品中的含量 ≯ 30%， C2 在塔底產(chǎn)品中的含量 ≯ %（ mol%）， 進行清晰分割物料衡算 ，物料衡算圖見圖 1。 丙烯和丙烷的混合物從進料層流入丙烯精制塔。 丙烯的來源及丙烯生產(chǎn)在化工生產(chǎn)中的地位 來源： 由蒸汽裂解和煉油廠聯(lián)產(chǎn)的丙烯仍占全球丙烯供應的大部分 ，目前，世界上 66%的丙烯來自蒸汽裂解生產(chǎn)乙烯的副產(chǎn)品， 32%來自煉油廠催化裂化（ FCC）生產(chǎn)汽、柴油的副產(chǎn)品，少量（約 2%）由丙烷脫氫和乙烯 丁烯易位反應得到。 propylene distillation column。丙烯作為產(chǎn)品出裝置，為 下流 生產(chǎn)聚丙烯和異丙醇提供原料。塔底的丙烷作為商品或燒火油出裝置后作為商品出售或者做燒火油。 material balance。 在化工生產(chǎn)中的地位： 丙烯是僅次于乙烯的一種重要有機石油化工基本原料 。丙烯精制 塔底餾分一部分經(jīng)塔底重沸器返回第一層塔板下，另一部分經(jīng)流量控制閥、流量計送產(chǎn)品罐區(qū)。 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 論文 5 圖 1 脫 乙 烷塔 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。 表 7 丙 烯塔 物料平衡 匯總表 組分 進料 塔頂餾出液 塔底釜液 kg/h Wt% kmol/h mol% kg/h Wt% kmol/h mol% kg/h Wt% kmol/h mol% C2 0 0 0 0 C3= C3o iC4o 0 0 0 0 ∑ 100 100 100 100 100 100 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 論文 9 第 3 章 脫乙烷塔和丙烯精制塔工藝條件的確定 脫 乙 烷塔工藝條件的確定 操作壓力的確定 塔頂采用水作冷卻劑，設水溫為 25℃ ，冷凝器冷凝液的出口溫度比水溫高 10℃ ，則回流罐中冷凝液的溫度為 35℃ 。 回流溫度的確定 回流液溫度即為全凝器的冷凝溫度， T 回 ＝ 35℃ 。 iii xky ? ? ? ?? 1iii xky 在塔底壓力下， 假設塔底泡點溫度， 由 pTk圖查得液 相各組分的平衡常數(shù)，計算過程及結果列表如下。 表 8 脫 乙 烷 塔操作條件 項目 塔頂 進料 塔釜 回流 壓力（ MPa） 3. 5 溫度（ ℃ ） 47 72 78 35 丙 烯塔工藝條件的確定 操作壓力的確定 塔頂采用水作冷卻劑，設水溫為 25℃ ，冷凝器冷凝液的出口溫度比水溫高 15℃ ，則回流罐中冷凝液的溫度為 40℃ 。 塔頂溫度的計算 塔頂為飽和汽相，故應采用露點方程計算塔頂溫度。 進料溫度的計算 脫丙烷 塔底的飽和液體靠自壓進入 異丁烯 塔，故 異丁烯 塔的進料狀態(tài)為飽和液體，進料溫度采用泡點方程計算。通過試差法計算 ? 值。 所以 Rmin＝ － 1＝ 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 論文 18 最少理論塔板數(shù)的計算 最少理論板數(shù)采用芬斯克方程計算。 把相關條件帶入方程可得 42%6025 ??? EtNtN 根據(jù)現(xiàn)場實際，取 脫乙烷 塔的塔板數(shù)為 42 塊。通過試差法計算 ? 值。 組成 ij? xDi % ij? xDi ???ij ????ij Diijx 2c C3= 001029 C3o ∑ 100 注：第三列數(shù)據(jù)見表 4。 ttNN E? 把相關條件帶入方程可得 188% ??? EtNtN 根據(jù)現(xiàn)場實際，取丙烯塔的塔板數(shù)為 188塊?！?XHii= 172= 610? kcal/h= 610? J/h 再沸器熱負荷 的計算 物料為飽和液體，溫度為 35℃，壓力 為 ，物料量為 20 kg/h；（ R=20） 組 分 Xi（ mol%） Hi(kcal/kg) XiHi 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 論文 27 C2 93 C3= 93 ∑ 93 ※此列數(shù)據(jù)見表 5 RQ = R ∴ BQ ＝ VQ ＋ WQ － FQ － RQ 則丙烯塔再沸器的熱負荷： BQ ＝ 710? kcal/h＝ 810? kJ/h 丙烯塔冷凝器熱負荷的計算 選圖 4中 1框作為計算冷凝器熱負荷的范圍： 熱量衡算式為： VQ ＝ CQ ＋ RQ ＋ DQ CQ — 冷凝器的熱負荷 kJ/h VQ — 塔頂蒸氣帶入 1框 范圍的熱量 kJ/h RQ — 回流液帶出 1 框的熱量 kJ/h DQ — 塔頂產(chǎn)品帶出 1框的熱量 kJ/h 基準狀 態(tài)：選－ 129℃飽和液體，即在此溫度下飽和液體的焓 H－ 129℃＝ 0 冷凝器熱負荷 的計算 物料為飽和氣體，溫度為 40℃，壓力為 ，物料量為 ； 組 分 Xi（ mol%） Hi(kcal/kg) XiHi C2 178 C3= 178 C3o 111 ∑ DQ =D 組分 Wt% ? i (kg/m3) iwix? C2 0 0 C3= 370 C3o 380 iC4 480 ∑ 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 論文 33 注：第二列數(shù)據(jù)見表 4。 組分 yi(mol%) TCi (K) PCi(MPa) yi TCi yi PCi Mi(kg/kmol) yi Mi C2 C3= ∑ 注：第二列數(shù)據(jù)見表 4。L = =換算成體積流量： hmV / 9939。 計算實際空塔氣速 實‘u = 浮閥塔板結構尺寸確定 塔板布置 1．浮閥型式 選擇 F1 型重閥，閥重 33g，閥孔直徑 Φ39mm ，閥片直徑 Φ48mm ，浮閥最大開度為 ，最小開度為 。u = = 39。L =L+qF=L+F=+= kmol/h 換算成質(zhì)量流量： 39。 ?? Ciir PyPP ?? Ciir TyTT 式中 PC i —— 臨界壓力， kPa； TCi—— 臨界溫度， K； yi—— 氣體混合物中 i組分的摩爾分數(shù)。 ?L?1 L? =2．塔底液體密度 塔底溫度為 78℃ 。∑ XiHi= = 610? kcal/h= 610? kJ/h 回流罐熱負荷 的計算 物料為飽和液體，溫度為 40℃，壓力為 ，物料量為 21 ；（ R=21） 組 分 Xi（ mol%） Hi(kcal/kg) XiHi C2 95 C3= 95 C3o 26 iC4 RQ =R∑ ∑ XHii=?= 610? kca = 610? kJ/h 塔頂熱負荷 的計算 物料為飽和氣體，溫度為 47℃，壓力為 ，物料量為（ R+1） ；R＝ 20 組 分 Xi（ mol%）※ Hi（ kcal/kg） XiHi C2 172 C3= 172 ∑ 172 ※此列數(shù)據(jù)見表 5 VQ = V ? ? 0 .2 4 50 .4 9t c p ll x i liEuuu? ???? 根據(jù)表 8數(shù)據(jù)計算 定性溫度 ???T ℃ 查得 ℃ 各組分粘度得 ： 組分 xFi iL? (mPas) iL? xFi (mPas) C3= C3o iC4o ∑ 注：第二列數(shù)據(jù)見表 4。 3．最小回流比計算 將 ? = ? ???ni ijDiij xR 1m in ??? 中，計算 Rmin。 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 C3o 組分為基準組分 j，計算相對揮發(fā)度 ij? ，詳見下表。 ? ? ? ? % ???? ? ??lcpE ut ? 注：實際塔板效率達不到 %，則選取 60% 2．實際塔板數(shù)的確定 實際塔板數(shù)由下式計算。 Rmin 計算過程詳見下表。 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 C3=組分為基準組分 j，計算相對揮發(fā)度 ij? ，詳見下表。 組分 xi=xWi P=，設 T=53℃ P=，設 T=54℃ ki ki xi ki ki xi C3= C3o iC4o ∑ 注：第二列數(shù)據(jù)見表 4。 設塔頂?shù)交亓鞴薜膲毫Σ顬?，則塔頂壓力 P頂＝ ；塔頂?shù)剿獕毫禐?，則塔釜壓力 P底＝ ；進料口壓力取塔頂壓力和塔釜壓力的平均值，故設進料 壓力 P進＝ 。 當 進料 溫度為 72℃ 時， 滿足歸一條件， 平衡 汽 相組成之和 ? ? ≈1 ，故 進料 溫度為 72℃