【文章內(nèi)容簡介】 塔底組成 ???Wx 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 原料液 k m o lkgM F /)( ?????? 塔頂 k m o lkgM D /)( ?????? 塔底 k m o lkgM W /)0 3 5 1 9 ( 3 5 1 9 ?????? 全塔總物料衡算 (1)原料處理量 根據(jù)生產(chǎn)任務(wù) 5 萬噸 /年，若按工作日 300 天，每天 24h 工作，則 產(chǎn)品流量為： hkg / 10105 34 ???? F = （ 2）總物料衡算 6 = D+W (3) 苯物料衡算 =+ 聯(lián)立方程解得 D= kmol/h W= kmol/h 若以塔頂苯為主要產(chǎn)品，回收率 FDFxDxn? 則回收率 n=()= 式中 F原料液流量 D塔頂產(chǎn)品量 W塔底產(chǎn)品量 理論板數(shù)與最小回流比 (1)設(shè)定工藝操作條件可知： q=1(泡點(diǎn)進(jìn)料） 表 1 苯 甲苯的汽液相平衡數(shù)據(jù) 苯的液相 x 苯的氣相 y 溫度 T 7 圖 苯 甲苯的氣液 — 溫度曲線 [4] （ ） 由上圖 得，組成為 ? 的苯 甲苯溶液泡點(diǎn) ℃泡點(diǎn) ?? tt 由上圖 內(nèi)插法可求得 : ℃塔頂 ?t， ℃進(jìn)料 ?t， ?t塔底℃ （ 2）全回流過程時(shí)的相對揮發(fā)度的選取 將苯 甲苯溶液視為理想溶液，純組分的蒸汽壓為 2 01 2 1 10 3 ???? tPA苯 1 9t 1 3 4 50 8 PB ????甲苯 ???BAPP?二者的相對揮發(fā)度 當(dāng)溫度為塔頂溫度時(shí)， ℃塔頂 ?t , kPaPA ?? ， kPaPB ?? ， ??塔頂 當(dāng)溫度為進(jìn)料溫度時(shí)， ℃進(jìn)料 ?t ， kPaPA ?? ， kPaPB ?? ， ??進(jìn)料 8 當(dāng)溫度為塔底溫度時(shí)， ?t塔底℃ ， kPaPA ?? ， kPaPB ?? , ?塔底? 計(jì)算得全回流條件下的最少理論塔板數(shù)時(shí) 將全塔的相對揮發(fā)度視為上述 三者的均值即 4 7 ????? 塔底進(jìn)料塔頂 ???? ppppp xxxxy )1(1 ????? ??由 ?? Fp xx 4 01 4 4 01 ??? ??py i n ?? ????? PP PD xy yxR即 (3) 全回流下的最少理論塔板數(shù) 78 7 1 )0 3 5 1 9 0 3 5 1 9 ()9 4 8 6 9 4 8 6 (lglg)1)(x1 x(lgDDm i n ???????? ?????????? ?? ? wwx xN 為求出最適宜的回流比，因此在 ? ? m in～ RR ? 之間選取諾干值，并根據(jù)吉利蘭關(guān)聯(lián)圖用捷算法求出各回流比所對應(yīng)的理論塔板數(shù)，在結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中的設(shè)備費(fèi)與 操作費(fèi)選取最適宜的回流比。 表 回流比與理論塔板數(shù)的捷算關(guān)系 [4] 倍數(shù) R (RRmin)/(R+1) (NNmin)/(N+1) N N(R+1) 9 倍數(shù) R (RRmin)/(R+1) (NNmin)/(N+1) N N(R+1) 2 利用吉利蘭經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)公式： )1( m i nm i n ??????? RRNN RN （適用條件： ＜1m in??R RR ） 5 6 6 i nm i n ?????? ?????? R RRN NN（適用條件： ＜ RR＜ m in? ） 10 上表中的minN的求 法是按照當(dāng)全回流時(shí)的理論塔板數(shù)中的公式 : 78 7 1 )0 3 5 1 9 0 3 5 1 9 ()9 4 8 6 9 4 8 6 (lglg)1)(x1 x(lgDDm i n ???????? ?????????? ??? wwx xN 因此可以根據(jù) ? ? m in～ RR ? 由之前求出的 ?R ,并在 ~ 之間取若干值求出對應(yīng)的 R 值，就可以將所求解的 minN ， minR ， R 的值代入上面的吉利蘭關(guān)聯(lián)公式，求出多個(gè)理論塔板數(shù)，將所求出的各個(gè)值可列出表 。根據(jù)表 作圖 ，可以直觀的反映出不同的回流比的選取對理論塔板數(shù)的影響。圖 的縱坐標(biāo)表示當(dāng)選取不同的回流比時(shí)，理論塔板數(shù)的變化率。 圖 最適回流比的選取依據(jù)圖 因此，用圖 可以看出，當(dāng)回流比 R= 時(shí)生產(chǎn)所需的理論塔板和生產(chǎn)成本最合適，故將設(shè) 計(jì) 的 工藝 生 產(chǎn) 過 程 中 的 最適 宜 回 流 比 定 為 m in ?? RR （ 4）求精餾塔的氣、液相負(fù)荷 L=RD== V= ?V =(R+1)D=（ +1） = ?L =RD+F=+=(5) 求操作線方程 精餾段操作線方程為： 11 1 ??????? nDnn xR xxR Ry 提餾段操作線方程為： 0 1 4 0 9 0 0 1 ????? nwnn xxVWxVLy 相平衡方程為： yyxxxxxy )1(1 ??????? 則?? （ 6）理論 板層數(shù)的求取 方法一：逐板計(jì)算法求理論塔板數(shù) 交替使用精餾段操作線方程與相平衡方程，計(jì)算如下： 4 4 0 1 ＜ 4 8 6 665544332211????????????????????FDxxyxyxyxyxyxxy 逐板 計(jì)算可得在第 6 塊板時(shí) ＜ F6 ??x 由此可知第 6 塊為加料板。 0 3 5 1 9 ＜x0 2 2 4 5 4 3 0 4 8 9 1 3 0 9 1 4 0 1 1 5 3 1 2 2 3 8 3 1 3 1 8 3 8 3 9 4 w1212111110109988776????????????????????xyxyxyxyxyxyx 求解結(jié)果為：總理論板層數(shù) NT=12（包括蒸餾釜） 進(jìn)料板位置 NF=6,精餾板數(shù)為 5 塊，提餾板數(shù)為 7 塊。 方法二：圖解法求理論塔板數(shù) 圖 圖解法求理論塔板數(shù)，如下圖 12 圖 圖解法理論塔板數(shù)求解圖 由此可知圖解法結(jié)果與 逐板計(jì)算法一樣。 實(shí)際板層數(shù)的求取 （ 1） 相對揮發(fā)度 α= （ 2） 操作段的平均溫度 ℃塔頂 ?t， ℃進(jìn)料 ?t， ?t塔底℃ 精餾段的平均溫度： ℃進(jìn)料塔頂 5 8 1 ????? ttt m 提餾段的平均溫度 ： ℃進(jìn)料塔底 0 12 0 822 ????? ttt m （ 3） 求液相平均黏度 表 苯和甲苯的液體粘度 t/℃ 80 90 100 110 120 smPa?苯? smPa?甲苯? 查上表 由內(nèi)插法得： 13 sPasPat ????? m3 0 7 7 0 4 2 甲苯苯塔頂 ℃時(shí)，當(dāng) ?? sPasPat ????? m2 7 7 5 6 9 7 甲苯苯進(jìn)料 ℃時(shí)，當(dāng) ?? sPasPat ????? m2 5 5 2 3 5 7 甲苯苯塔底 ℃時(shí)，當(dāng) ?? 根據(jù)液相平均黏度公式： iimL x ?? lglg ?? 塔頂： ℃塔頂 ?t )(lg)1(lglg?????????? 甲苯苯 ??? DDL D m xx 得 : sm P aL D m ?? ? 進(jìn)料板： ℃進(jìn)料 ?t 5 6 2 1 5 0 3 5 2 7 7 5 )4 4 0 1 (2 6 9 7 4 0 1 lg)1(lglg?????????? 甲苯苯 ??? FFL F m xx 得： sm P aL F m ?? ? 塔底： ?t塔底℃ 5 9 4 2 3 1 2 5 2 5 5 2 )0 3 5 1 9 (2 3 5 7 3 5 1 9 lg)1(lglg?????????? 甲苯苯 ??? WWL W m xx 得： sm P aLW ?? ? 則液相平均黏度為： smP aL W mL F mL D mLm ???????? 2 7 7 2 5 4 7 4 0 4 ???? （ 4）求板效率 全塔效率為： 5 3 5 8 )2 7 7 6 7 ()( ????? ??LmE ??? （ 5） 求實(shí)際板層數(shù) 精餾段實(shí)際板層數(shù) 14 103 3 5 3 5 8 551 ???? ?EN 提餾段實(shí)際板層數(shù) 121 9 5 3 5 8 17172 ?????? ?EN 總實(shí)際板層數(shù) 22121021 ????? NNN 故總實(shí)際板層數(shù)為 22 塊，進(jìn)料板在第 11 塊。 15 第三章 精餾塔有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 （ 1） 塔頂操作壓力 kPaPD ? （ 2）每層塔板壓降 ?P=0kPa （ 3）進(jìn)料板壓力 kPaPF ? （ 4) 塔底操作壓力 kPaPW ? 精餾段平均壓力 k P aPPP FDm 0 12 0 0 121 ????? 提餾段平均壓力 k P aPPP WFm 0 12 0 0 122 ????? （ 1）塔頂平均摩爾質(zhì)量 由各板氣液組成圖 可得： ?? Dxy ?x k m o lkgM V D m /)9 4 8 6 ( 4 8 6 ?????? k m o lkgM L D m /)8 8 0 ( 8 0 ?????? （ 2）進(jìn)料板平均摩爾質(zhì) 量 由上面理論板的算法，得 4 4 0 1 6 2 8 ?? FF xy 　 16 k m o lkgM V F m /)6 6 2 8 ( 6 2 8 ?????? k m o lkgM L F m /)4 4 0 1 ( 4 0 1 ?????? （ 3） 塔底平均摩爾質(zhì)量 由 ?Wx ,查平衡曲線，得 0 8 3 5 ???