【正文】 在3~4之間，故符合要求。h1Lh降液管超負(fù)荷線 m3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：,在8～17之間 提餾段：在8～17之間 可見，精餾段與提餾段的漏液量屬正常操作范圍內(nèi)。提餾段：浮閥全開前全開后取大者 hc = 。(1)浮閥塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定：浮閥型式：F1型重閥，閥孔直徑39mm，閥徑48mm，約33g。③根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，取進(jìn)料Hf=，塔頂空間高度Hb=：H=∑HT+Hb+Hf+Hd=+++= 塔板設(shè)計(jì)和布置精餾段 Ls=，提餾段Ls39。=V+(q1)F=V= L39。 ③進(jìn)料管管徑dF，取uF= dF== 選用接管：接公稱直徑Dg=50mm，57。提餾段查得各組分相應(yīng)密度數(shù)據(jù)如表57： 表57 提餾段各組分?jǐn)?shù)據(jù)提餾段組分T=58 oC P=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液相質(zhì)量分?jǐn)?shù)Xi液相密度ρiXi/ρi1051031054..94105103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()= ③計(jì)算塔徑：選用JWB250Y金屬絲網(wǎng)波紋填料 L39。④裙座 塔的高徑比：30采用圓筒形裙座，開4個(gè)50mm的排氣孔。 = L+qF=L+F= +=L39。壓縮因子Z：Tcm=∑yiTc，Pcm=∑yiPc，ωm=∑yiωi表52 精餾段氣相密度基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷合計(jì)xi，yi/mol%100Tc/KPc/MPai由Kay式混合規(guī)則：Tcm=yiTci=Pcm=yiPci= （52） 由Trm=（49+273）/Tcm=，Prm= 落在普遍化關(guān)系曲線下方，適用普遍化壓縮因子。oC)Q= GW2 (HW－H﹚=(－) =106kJ/hm=Q/CpΔt=(13)=列T10T20T301能量匯總表45：表45 T10T20T301能量匯總表項(xiàng)目設(shè)備質(zhì)量流率kg如下表44：表44 T301混合焓表組分異戊烷正戊烷環(huán)戊烷異己烷混合熱焓 kJ如下表43：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 oC )質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%HLDikJkg1塔底(95 oC )質(zhì)量分?jǐn)?shù)%HWikJ實(shí)際提餾段板數(shù)：，圓整為10塊。 塔底溫度的確定PW=，應(yīng)用泡點(diǎn)方程∑Pi xi = PW=：表322 塔底溫度基本數(shù)據(jù)組分正戊烷環(huán)戊烷異己烷∑Pi xi xi/mol%PSi(60 oC)PSi(70 oC)PSi( oC) 由上表數(shù)據(jù)得，當(dāng)TW= oC時(shí)，∑Pi xi≈。h1 摩爾分率mol%100 續(xù)表319組分異戊烷正戊烷環(huán)戊烷異己烷合計(jì)塔頂餾出液質(zhì)量流率kg；列相對揮發(fā)度數(shù)據(jù)如下表316：表316 T201相對揮發(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 （）1塔底i（ oC）1平均1對輕關(guān)鍵組分異戊烷,由上表知: 平均= 由Fensk公式：Nm=== 由公式（34）可得Nm=。h1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 oC，塔頂采用全凝器，查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》，可得一系列PSi。表310 塔底溫度試差表組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷環(huán)戊烷異己烷∑Pi xixi /mol%Ki(80 oC)Ki(82 oC)1062 由上表數(shù)據(jù)內(nèi)插，可得TF=82 oC。h1105104107107xi 105104107109比較103103103103由以上表知清晰分割成立。h1質(zhì)量分率 m%100摩爾流率kmolh1摩爾流率kmol T301驗(yàn)算 T301取輕關(guān)鍵組分為正戊烷，重關(guān)鍵組分為環(huán)戊烷，回收率為99%和99%。假設(shè)回收率分別為99%，99%，則估算物料平衡如下表23：表23 T101物料平衡計(jì)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/kmol同時(shí)原料中異丁烷、正丁烷的沸點(diǎn)低于常溫，該方案首先將這兩種組分分離出來，提高了相應(yīng)塔冷凝器溫度或者降低了操作壓力，減少了低溫或者高壓塔的數(shù)量。 。 輕烴分離裝置設(shè)計(jì)意義 目前，世界上大部分國家，包括中國所使用的清潔燃料還是以天然氣、液化石油氣及柴油為主。產(chǎn)品用途：在三氯化鋁存在下，經(jīng)異構(gòu)化可制備異戊烷；也用作萃取溶劑，聚苯乙烯理想的發(fā)泡劑，液態(tài)空氣機(jī)的潤滑劑；用于低溫溫度計(jì)，制人造冰，麻醉劑，以及合成戊醇等。對其叫法各地不同，有稱輕質(zhì)油、輕油、也有稱輕石腦油、輕汽油。年開工周期：8000小時(shí)/年。液化石油氣的主要成份是CC4，常溫常壓下呈氣態(tài)，叫氣態(tài)輕烴。 產(chǎn)品性能用途 液化氣產(chǎn)品：高壓或低溫液化的石油氣，是由丙烷、正丁烷、異丁烷及少量的乙烷、不飽和烴等組成；具有污染少、發(fā)熱量高、壓力穩(wěn)定、儲存設(shè)備簡單、供應(yīng)方式靈活等特點(diǎn)。查閱文獻(xiàn)資料可知，我國的油田和煉廠的輕石腦油資源豐富，利用一個(gè)“碳五輕石腦油綜合利用技術(shù)”，就可以將比較廉價(jià)的原料生產(chǎn)較高附加值的產(chǎn)品，不但使得石油資源得到合理利用，避免能源浪費(fèi)，又能對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益帶來提高。不僅有利于提高城市現(xiàn)代化，發(fā)展經(jīng)濟(jì)，還能減少環(huán)境污染，改善我們的生存環(huán)境，使我們賴以生存的家園更加美麗。各組分原始數(shù)據(jù)如下表22：表22 原料各組分性質(zhì)及原始數(shù)據(jù)匯總組分分子量質(zhì)量分率%質(zhì)量流率kgh1液化氣C5及C5+組分含量=100%=%% 合格，比nC4更輕組分純度=100%=%1%合格。h1塔釜/kmol得如下表32：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 塔底溫度確定 初始設(shè)PW=∑Kixi =1即∑Pixi/PW=1確定塔底溫度TW。 確定最適宜的回流比應(yīng)用吉利蘭圖求解適宜的回流比，由《化工原理課程設(shè)計(jì)》[3]71頁吉利蘭圖讀取Y和X值。h1質(zhì)量分率m%100摩爾流率 kmol假設(shè)一系列溫度得下表313：表313 塔頂溫度基本數(shù)據(jù)組分正丁烷異戊烷正戊烷∑yi/Piyi/mol%PSi(35 oC)PSi(36oC)PSi( oC) 由上表數(shù)據(jù)內(nèi)插，得TD= oC。試差得下表317：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100i1 由上表數(shù)據(jù)可知：當(dāng)=，代入得Rm=。h1質(zhì)量分率m%100摩爾流率kmol 確定最小回流比由Underwood公式(36)，取飽和進(jìn)料q＝1。 各塔操作條件匯總各塔操作條件計(jì)算結(jié)果如下表328： 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/ oC回流罐453540塔頂55進(jìn)料824347塔釜106續(xù)表328參 數(shù)T101T201T301RmRNmN26NRNSN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》[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 oC，循環(huán)下水40 oC，水的Cp=(kg. oC)。kg1 冷凝器熱負(fù)荷體系選取如圖43：VQCLD圖43 冷凝器負(fù)荷體系示意Q=(R+1)D(HV－h(huán)L) =(+1) (－)=107kJ/h 再沸器熱負(fù)荷 能量衡算范圍如圖44： QD QLQWQB QV QFQˊ圖44 再沸器熱負(fù)荷衡算范圍示意由全塔熱量衡算式：QF+QB+ QL=Qˊ+QV+QW即：FHF+DRHLD+QB=D(R+1)HV +WHW+Qˊ，其中Qˊ=10%max(QB，QC)假設(shè) Qˊ= 則：QB= [(R+1)DHV+WHW－FHF－RDHLD ] /=[(+1)+]/=107kJ/h 由于QBQC，所以假設(shè)成立。kg1塔頂( oC)質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%HVi/ kJh1T101進(jìn)塔進(jìn)料1000056107再沸器106小計(jì)107出塔冷凝器106塔頂出料56105塔釜出料.95106損失105小計(jì)107T201進(jìn)塔進(jìn)料52107再沸器107小計(jì)107出塔冷凝器107塔頂出料48107塔釜出料19063105損失106小計(jì)107續(xù)表45項(xiàng)目設(shè)備質(zhì)量流率kg （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=106oC 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