【文章內容簡介】 爾分率mol%100塔頂餾出液質量流率kg/h質量分率m%100摩爾流率kmol/h摩爾分率mol%100塔釜液質量流率kg/h質量分率m%100摩爾流率kmol/h摩爾分率mol%100 T301操作條件水做冷卻劑，因塔頂出料，故取回流罐溫度為40℃，由泡點方程即∑Pixi=PF進行試差，查《石油化工基礎數據手冊》得一系列PSi，得下表：表320 回流罐溫度表組分異戊烷正戊烷環(huán)戊烷xi，mol%PSi，atm 由上表可得Pb =∑Psixi =。 塔內其他壓力的估算及溫度的確定選取板式塔： PD=Pb+△P=+=PW=PD+NP△P單=+44 塔頂溫度的確定PD=，應用露點方程∑yi/Pi=1/PD=，計算塔頂溫度TD。表321 塔頂溫度基本數據組分異戊烷正戊烷環(huán)戊烷∑yi/Pi yi，mol%PSi(40 oC)PSi(50 oC) PSi() 由上表數據得，當TD=℃時，∑yi/Pi≈?！?。 塔底溫度的確定PW= atm，應用泡點方程∑Pi xi = PW=：表322 塔底溫度基本數據組分正戊烷環(huán)戊烷異己烷∑Pi xi xi，mol%PSi(60 oC)PSi(70 oC)PSi( oC) 由上表數據得，當TW=℃時，∑Pi xi≈?！?。 驗證T301清晰分割是否成立 以重關鍵組分環(huán)戊烷為基準，列相對揮發(fā)度表：表323 相對揮發(fā)度表組分異戊烷正戊烷環(huán)戊烷異己烷D（ oC）W（ oC）平均對輕關鍵組分正戊烷，由上表知： 平均=由式（34）可得Nm= 為驗證T301清晰分割是否成立，以計算釜液中異戊烷的清晰分割為例：由式（35）可得 W=104kmol/h==105104同理可得，107 所以清晰分割成立。%≥97%，故塔頂產品合格。 確定最小回流比由Underwood公式(36)，取飽和進料q＝1。由試差得下表324：表324 試差表組分異戊烷正戊烷環(huán)戊烷異己烷合計進料，mol%100i 由上表數據試差，得= ，代入得Rm=。 確定理論塔板數表325 T301實際回流比及理論塔板數計算表R/RmRXYNN（R+1） 以R/Rm為x軸，N（R+1）為y軸作圖可得： 圖33 T301最小回流比示意圖由圖知R/Rm==，N=。 全塔效率及確定實際板數① 全塔效率的計算平均溫度 T==℃查《石油化工基礎數據手冊》得各組分的粘度，如下表：表326 粘度匯總表組分異戊烷正戊烷環(huán)戊烷異己烷，cpxi，mol%由上表可得：= ET=()=()=② 實際板數的確定NP=NT/ET=，取整為NP=45塊。由芬斯克方程可得：由上式得N精=，N提=則實際精餾段板數：，圓整為36塊。實際提餾段板數：，圓整為10塊。故進料位置為從塔頂數第37塊。 確定進料溫度及壓力PF=PD+NR△P=+36，利用泡點方程∑Pixi = PF進行試差。327 進料溫度試差表組分異戊烷正戊烷環(huán)戊烷異己烷∑Pixixi，mol%PSi(40 oC)PSi(50 oC)由上表數據內插，可得TF= ℃， ℃。 各塔操作條件匯總 表328 各塔操作條件計算結果匯總表參 數T101T201T301P，atm回流罐塔頂進料塔釜T，℃回流罐404040塔頂46進料塔釜95RmRNmNNRNSN實際 45第四章 能量衡算 T101能量衡算 查《化學化工物性數據手冊》[4]得回流罐液相各組分焓值，塔頂氣相組分焓值HLDi，進料飽和液體組分焓值HFi，和塔底液相組分焓值HWi。根據各部分組成，計算回流罐的焓值HLd，塔頂焓值HV，進料焓值HF及塔底焓值HW。列表如下：表41 T101混合焓表組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷環(huán)戊烷異己烷熱焓kJ/kg回流(40℃)質量分數%HLDikJ/kg進料(℃)質量分數%HFikJ/kg塔頂(℃)質量分數%HVikJ/kg塔底(95℃)質量分數%HWikJ/kg注：混合熱焓由H=∑Hixi求得（xi為質量分率）。 冷凝器熱負荷體系選取如圖：VQCLD圖41 冷凝器負荷體系示意 Q=(R+1)D(HV－HLD) （41）=(+1)() =106kmol/h 再沸器熱負荷 能量衡算范圍如圖：QD QLQWQB QV QFQˊ圖42 再沸器熱負荷衡算范圍示意 由全塔熱量衡算式：QF+QB+ QL =Qˊ+QD+QV+QW即：FHF+DRHLD+QB=D(R+1)HV +WHW+Qˊ 其中Qˊ=5%max(QB，QC)，令Qˊ=則有 QB=[(R+1)DHV+WHW－FHF－RDHLD ] / （42） =106kmol/h 由于QBQC，所以假設成立。 計算傳熱劑用量 （1）冷卻水用量： 取循環(huán)水上水溫度為25℃，循環(huán)下水40℃，水的Cp=(kg.℃)。mc= QC/Cp△t =104 kg/h （43） （2）蒸汽用量： (℃)，== QB/=（44） (3)原料預熱蒸汽用量： 設定原料儲罐中的溫度為25℃，查《化學化工物性數據手冊》得出各組分焓值。計算混合焓值如下表： 表42 組分混合焓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x，mol%100H，kJ/kg從25℃－℃需熱量為：Q=F(HF1HF )=8500(－)=106 kmol/h (℃)，= kJ/kg= QB/= kg/h T201能量衡算查《化學化工物性數據手冊》得回流罐液相各組分焓值，塔頂氣相組分焓值HLDi，進料飽和液體組分焓值HFi，和塔底液相組分焓值HWi。根據各部分組成，計算回流罐的焓值HLD，塔頂焓值HV，進料焓值HF及塔底焓值HW。如下表：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℃)質量分數，%HLDikJ/kg進料(℃)質量分數，%HFikJ/kg塔頂(46℃)質量分數，%HVikJ/kg塔底(℃)質量分數，%HWikJ/kg注：混合熱焓由H=∑Hixi求得（xi為質量分率）。 冷凝器熱負荷體系選取如圖：VQCLD圖43 冷凝器負荷體系示意Q=(R+1)D(HV－HLD)=(+1)()=107kJ/h 再沸器熱負荷 能量衡算范圍如圖： QD QLQWQB QV QFQˊ圖44 再沸器熱負荷衡算范圍示意由全塔熱量衡算式：QF+QB+ QL=Qˊ+QD+QV+QW即：FHF+DRHLD+QB=D(R+1)HV +WHW+Qˊ，其中Qˊ=5%max(QB，QC)假設 Qˊ= 則：QB= [(R+1)DHV+WHW－FHF－RDHLD ] / =107kJ/h 由于QBQC，所以假設成立。 計算傳熱劑用量 (1)冷卻水用量：取循環(huán)水上水溫度為25℃，循環(huán)下水40℃，水的Cp=(kg.℃)。 mC=QC/Cp△t =105 kg/h(2)蒸汽用量：(℃)， =可得 mB= QB/=103 kg/h(3)T201的原料冷卻用水量：T201進料溫度為 ℃，將T101的塔釜出料有95℃，℃。所需 冷卻水有25℃－40℃。 已知Gm= kg/h，Cp= kJ/kg，則Q=Gm(HW1－HF2 )=105kJ/hm=Q/CpΔt=104kg/h T301能量衡 查《化學化工物性數據手冊》得各組分焓值，根據各組分的焓值計算各部分混合焓值。如下表：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/kg回流（40℃）質量分數，%HLDi，kJ/kg進料（℃）質量分數，%HFi，kJ/kg塔頂（℃）質量分數，%HVi，kJ/kg塔釜（℃）質量分數，%HWi，kJ/kg注：混合熱焓由H=∑Hixi求得（xi為質量分率）。 冷凝器熱負荷體系選取如圖：VQCLD圖45 冷凝器負荷體系示意 Q=(R+1)D(HV－HLD)=(+1)()=106 kJ/h 　再沸器熱負荷 能量衡算范圍如圖：QD QLQWQB QV QFQˊ圖46 再沸器熱負荷衡算范圍示意 由全塔熱量衡算式：QF+QB+ QL=Qˊ+QD+QV+QW即：FHF+DRHLD+QB=D(R+1)HV +WHW+Qˊ，其中Qˊ=5%max(QB，QC) 假設 Qˊ= 則：QB= [(R+1)DHV+WHW－FHF－RDHLD ]/ =106 kJ/h 由于QBQC，所以假設成立。 計算傳熱劑用量（1）冷卻水用量： 取循環(huán)水上水溫度為25℃，循環(huán)下水40℃，水的Cp=(kg.℃)。mC=QC/Cp△t=104(kg/h)（2）蒸汽用量：（℃），==QB/=2639kg/h (3)冷卻進入T301的原料水的用量 ℃，混合焓為 ，℃。冷水有25℃－45 ℃，△t=4025=15℃，Cp= kJ/(kg℃)Q= GW2 (HW－H﹚=105kJ/hm=Q/Cp△t=1671kg/h表45 T10T20T301能量匯總表項目設備質量流率kg/h熱焓kJ/kg溫度℃熱量kJ/hT101進塔進料8500106再沸器106小計106出塔冷凝器106塔頂出料105塔釜出料.95106損失105小計106