【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 煉油生產(chǎn)中普遍應(yīng)用，已列入部頒標(biāo)準(zhǔn)（ JB－ 1118－ 81）。其閥孔直徑為 39mm，重閥質(zhì)量為 33g，輕閥為 25g。一般多采用重閥，因其操作穩(wěn)定性好。 （ 1） 塔設(shè)備的工業(yè)要求 總的要求是在符合生產(chǎn)工藝條件下，盡可能多的使用新技術(shù)，節(jié)約能源和成本，少量的污染。精餾塔對(duì)塔設(shè)備的要求大致如下： 一：生產(chǎn)能力大：即單位塔截面大的氣液相流率，不會(huì)產(chǎn)生液泛等不正常流動(dòng)。二：效率高：氣液兩相在塔內(nèi)保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或傳質(zhì)效率。 三：流體 阻力小：流體通過塔設(shè)備時(shí)阻力降小，可以節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用，在減壓操作是時(shí)，易于達(dá)到所要求的真空度。 四：有一定的操作彈性：當(dāng)氣液相流率有一定波動(dòng)時(shí)，兩相均能維持正常的流動(dòng)，而且不會(huì)使效率發(fā)生較大的變化。 五：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，安裝檢修方便。 六：能滿足某些工藝的特性：腐蝕性，熱敏性，起泡性等 . （ 2）工藝流程如下： 苯與甲苯混合液（原料儲(chǔ)罐）→原料預(yù)熱器→浮閥精餾塔（塔頂：→全凝器→分配器→部分回流，部分進(jìn)入冷卻器→產(chǎn)品儲(chǔ)罐） (塔釜：再沸器→冷卻器→產(chǎn)品進(jìn)入儲(chǔ)罐） （ 3）流程的說明 本方案主要是 采用浮閥塔，苯和甲苯的原料混合物進(jìn)入原料罐，在里面停留一定的時(shí)間之后，通過泵進(jìn)入原料預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到 度，然后，原料從進(jìn)料口進(jìn)入到精餾塔中?；旌衔镏屑扔袣庀嗷旌衔?，又有液相混合物， 7 這時(shí)候原料混合物就分開了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相混合物在精餾塔中下降。氣相混合物上升到塔頂上方的冷凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點(diǎn)，其中的液態(tài)部分進(jìn)入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中，停留一定的時(shí)間然后進(jìn)入苯的儲(chǔ)罐，而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中，這個(gè)過程就叫做回流。液相混合物就從塔底一部分進(jìn)入到塔底產(chǎn)品冷卻器 中，一部分進(jìn)入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點(diǎn)溫度重新回到精餾塔。塔里的混合物不斷重復(fù)前面所說的過程，而進(jìn)料口不斷有新鮮原料的加入。最終，完成苯與甲苯的分離。 本次設(shè)計(jì)的要求是先算出最小回流比，然后隨意選三個(gè)系數(shù)得到三個(gè)回流比，最后比較那個(gè)最好，而不是找出最佳的回流比。 三、精餾塔設(shè)計(jì) （ 1）苯與甲苯的基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 表 31 相平衡數(shù)據(jù) 溫度 /℃ 85 90 95 100 105 POA /Kpa POB /Kpa 40 46 54 86 ? x 0 y 0 表 32 苯與甲苯的物理性質(zhì) 項(xiàng)目 分子式 相對(duì)分子量 沸點(diǎn) /℃ 臨界溫度 /℃ 臨界壓力 /Pa 苯 C6H6 甲苯 C6H5CH3 表 33 Antoine 常數(shù)值 組分 A B C 苯 甲苯 表 34 苯與甲苯的液相密度 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 )//( 3, mkgL 苯? 810 )//( 3, mkgL 甲苯? 815 表 35 液體的表面張力 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 8 ）（苯 mmN //? ）（甲苯 mmN //? 表 36 液體的黏度 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 ）苯（ smpL a.,? ）甲苯（ smpL a.,? 表 液體的汽化熱 ? 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 ? 苯 /(KJ/Kg) ? 甲苯/(KJ/Kg) （ 2）溫度的條件： 假定常壓，作出苯 — 甲苯混合液的 txy 圖，如后附圖所示。依任務(wù)書，可算出 : )92/()78/( ???Fx 。 同理，)92/()78/( ???Dx 。 Wx =()/(+9/)= )92/()78/( ???Wx 。查 txy 圖可得?Dt ℃ , ?Wt ℃ , ?Ft ℃ . 精餾段平均溫度 ) 0 ( ???mt ℃ （ 1）摩爾分?jǐn)?shù) 由以上可知，摩爾分?jǐn)?shù)為 ?Fx , ?Dx , ?Wx （ 2）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾量 )()1( ????????? BFAFF MxMxM )()1( ????????? BDADD MxMxM )()1( ????????? BWAWW MxMxM （ 3）質(zhì)量物料恒算與負(fù)荷計(jì)算及其結(jié)果表 原料處理量 hkq Fn /m 2 00101 50 0, ???? 總物料衡算 WnDn qq , ?? （ 1） 苯物料衡算 WnDn qq , 0 ??? （ 2） 聯(lián)立（ 1）（ 2），得 hkmolq Dn /, ? hkm olq Wn /, ? 9 （ 1） .理論板層數(shù) TN 的確定 苯 甲苯屬理想體系，可采用圖解法求理論板層數(shù) ①表 1常壓下苯 —— 甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù) 溫度 t ℃ 液相中苯的摩爾分率 x 氣相中苯的摩爾分率 y 由表 1苯一甲苯物系的氣液平衡數(shù)據(jù)，繪出 x ～ y圖，見下圖 10 ②求最小回流比及操作回流比。 采用作圖法求最小回流比。在上圖中對(duì)角線上，自點(diǎn) e（ ,）作斜率為 1 的直線 ef即為進(jìn)料線 (q線 )，該線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為 ?qx ?qy 用 圖解法求得 5 i n ???????qqqD xy yxR 取操作回流比為 ?minR ③精餾塔的氣 ,液相負(fù)荷 hk m o lRqq DnLn /, ???? hk m olqRq DnVn /)()1( , ?????? hk m o lqqq FnLnLn /,39。, ????? hk m olqq VnVn /, 39。 ?? ④操作線方程 精餾段操作線方程 , ?????? xxxqqxqqy DVn DnVn Ln 提餾段操作線方程 39。39。39。, ?????????? xxxqqxqqy WVnWnVnLn ⑤圖解法求理論板層數(shù) 采用圖解法求理論板層數(shù)，如附圖 1所示。求解結(jié)果為：總理論板層數(shù) TN =17 11 其中 TN 精 =8， TN 提 =8（不包 括再沸器），進(jìn)料板位置 TN =9 （ 2）實(shí)際板層數(shù)的求取 因?yàn)??Dt ℃ , ?Wt ℃ , ?Ft ℃ . ????? wD TTT ℃ 此時(shí)的相對(duì)揮發(fā)度 : 00 ???BApp? 查 ℃下苯及甲苯的粘度分別為 ，和 ，則 平均溫度下的液體粘度 ??????? BBAAL xx ??? 所以全塔效率 ???? ?? )()( LTE ?? 精餾段理論板層數(shù)： 8, ??精PN 提餾段理論板層數(shù)： 8, ??提PN 總實(shí)際板層數(shù)： 301515, ???? 提精 PP NN 四 、 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 １．操作壓力 泡點(diǎn) 壓力： aDBDA kpxpxp )1(p 00 ????????泡 塔頂操作壓力： aD kpMp a ?????? 泡 每層塔板壓降： akpp ?? 進(jìn)料板壓降： aF 0 0 0 ????? 精餾段平均壓降： am 0 42/) 0 0 0( ???? 第二塔板 k paP 001 ??? 精餾塔進(jìn)料口上第三板 k p aP 02 ???? 精餾塔進(jìn)料口下第二板 k paP 003 ???? 由 txy 圖可得： 塔頂溫度 : ?Dt ℃ 塔底溫度： ?wt ℃ 進(jìn)料溫度： ?FT ℃ 精餾段平均溫度： ) 0 ( ???mt ℃ 第二塔板的溫度 : )1415 ( ?????T ℃ 12 精餾塔進(jìn)料口上第三板的溫度： )315 0( 02 ?????T ℃ 精餾塔進(jìn)料口下第二板的溫度： 01)115 10( 003 ?????T ℃ 查 txy 圖得組成： ?x ?y ?x ?y ?x ?y （ 1）塔頂氣、液混合物平均摩爾質(zhì)量 : 由 ?? yxD ，查平衡曲線得 ?x ? ? k mo lkgyMyMM BAV D m /)1( 11 ????????? ? ? k mo lkgxMxMM BAL Dm /)1( 11 ????????? （ 2）進(jìn)料板氣、液混合物平均摩爾質(zhì)量： 由圖解理論板，得 ?Fy 查平衡曲線得， ?Fx ? ? k mo lkgyMyMM FBFAVFm /)1( ?????????k mo lkgxMxMM FBFAL F m /)()1( ????????? （ 3）精餾段氣、混合物平均摩爾質(zhì)量 k mo lkgM Vm /)( ??? k mo lkgM Lm /)( ??? 第二塔板摩爾質(zhì)量計(jì)算：由 ?x ， ?y ，查平衡曲線，得 k mo lkgMyMyM BAVm /)()1( 111 ????????? k mo lkgMxMxM BALm /)()1( 111 ????????? 同理可得： 精 餾 塔 進(jìn) 料 口 上 第 三 板 摩 爾 質(zhì) 量 : km olkgM Vm / ? ，kmo lkgM Lm / ? 精餾塔進(jìn)料口下第二板摩爾質(zhì)量： k m o lkgM Vm / ? ，kmo lkgM Lm / ? （ 1）氣相平均密度 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即 3/)( mkgRTMPmVmmVm ??? ???? 3111 /))((??????? 同理 32 / mkgm ??， 33 / mkgm ?? （ 2）液相平均密度 液相平均密度計(jì)算公式 iiLm a ?? //1 ?? ○1 塔頂液相平均密度：由 ?Dt ℃ ,查手冊(cè)得： 3/ mkgA ?? 13 3/ mkgB ?? 3/)( 1 mkgL D m ???? ○2 進(jìn)料板液相平均密度：由 ?FT ℃，查手冊(cè)得 3/ mkgA ?? ，3/ mkgB ?? 進(jìn)料板液相的質(zhì)量分 數(shù)為 29 7833 ???? ??Aw 3/)( 1 mkgL F m ???? 精餾段液相平均密度為 3/)( mkgLm ???? 液相平均密度計(jì)算 由 ?t ℃ ,查手冊(cè)得 31 / mkgA ?? ， 31 / mkgB ?? 由 ?t ℃ ,查手冊(cè)得 32 / mkgA ?? ， 32 / mkgB ?? 由 ?t ℃ ,查手冊(cè)得 33 / 0 mkgA ?? ， 33 / 8 mkgB ?? 質(zhì)量分?jǐn)?shù) : )( )1(1111 ????? ????? MxMx MxmBmBmA? 同理 ?? ， ?? 31 /)(????? 同理 32 / mkgLm ?? ， 33 / mkgLm ?? 液相平均表面張力計(jì)算公式： iiLm x?? ?? 塔頂液相平均表面張力： 由 ?DT ℃ ,查手冊(cè)得 mNDA / 3???? mNDB / 3???? mNxx DBDAL D m DD /)()1( 3??????????? ??? 進(jìn) 料 板 液 相 平 均 表 面 張 力 計(jì) 算 ： 由 ?FT ℃ , 查手冊(cè)得mNFA / 3???? mNFB / 3???? mNxx FBFAL F m FF /)()1( 3??????????? ??? 精餾段 液相平均表面張力為 mNLm / 3?????? 6．液體平均粘度計(jì)算 液相平均粘度計(jì)算公式： iiLm x ?? lglg ?? 14 塔頂液相平均粘度計(jì)算： 由 ?Dt ℃ ,查手冊(cè)得 mmPaA ?? ? mmPaB ?? ? )()1(lglg 11 ?????? BDADL D m xx ??? mmP aLDm ?? ? 進(jìn)料板液相平均粘度：由 ?FT ℃ ,查手冊(cè)得， mmPaAF ?? ? mmPaBF ?? ? )()1(lglg ?????? FF BFAFL F m xx ??? mmP aLFm ?? ?