【文章內(nèi)容簡介】 及塔底的流量及組成選丙烯為輕關(guān)鍵組分，丙烷為重關(guān)鍵組分，根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)，丙烯塔頂≥ ％；丙烯塔底≥ 93％；丙烯塔頂≯％進(jìn)行清晰分割物料衡算，物料衡算圖見圖22圖22 丙烯塔物料衡算圖（1）計算塔頂餾出液量D和塔底釜液量W列于下表。表27 塔頂餾出液量D和塔底釜液量W分布組分進(jìn)料F(kg/h)塔頂餾出液D(kg/h)塔底釜液W(kg/h)C20C3= w wC3o wiC4o0∑DW計算結(jié)果見下表表28 塔頂餾出液量D和塔底釜液量W計算結(jié)果組分進(jìn)料F(kg/h)塔頂餾出液D(kg/h)塔底釜液W(kg/h)C20C3=C3oiC4o0∑=D+W + +=W解得： D=（kg/h）W=（kg/h） 丙烯塔的物料平衡求出塔頂及塔底的產(chǎn)品量及組成如下表。表29 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/hWt%kmol/hmol%kg/hWt%kmol/hmol%C20000C3=C3oiC4o00∑100100100100丙烯塔物料平衡數(shù)據(jù)見下表表210 丙烯塔物料平衡組分進(jìn)料塔頂餾出液塔底釜液kg/hWt%kmol/hmol%kg/hWt%kmol/hmol%kg/hWt%kmol/hmol%C20000C3=C3o93iC4o00∑10010010010010010032 3 脫乙烷塔和丙烯塔精制工藝條件的確定 塔頂采用水作為冷卻劑，設(shè)水溫為25℃，冷凝器冷凝液的出口溫度比水溫度高10℃，則回流罐中冷凝液的溫度為35℃。脫乙烷塔頂?shù)睦淠鳛槿?，則回流罐中冷凝液的溫度為泡點(diǎn)，因此采用泡點(diǎn)方程計算回流罐的壓力。泡點(diǎn)就是多組分混合液開始沸騰，產(chǎn)生第一個氣泡的溫度。當(dāng)混合液處于泡點(diǎn)時，各組分均服從帶入得或式中 yi ——任意組分i在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)；xi ——任意組分i在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)；ki ——相平衡常數(shù)。圖31脫乙烷塔頂示意圖按上式求壓力時需用試差法。式中xA，xB，xC……xn均為已知，因此，在試差時，可先在泡點(diǎn)溫度，查出各組分在假設(shè)壓力下的K值，若＞1說明所設(shè)壓力偏高，ki值太小，若＜1說明壓力偏低，ki值太大，經(jīng)反復(fù)假設(shè)壓力，并求出相應(yīng)的kixi直到滿足為止，此時的壓力即泡點(diǎn)時回流罐的壓力。根據(jù)冷凝液的泡點(diǎn)，假設(shè)回流罐的壓力，由pTk圖查得液相各組分的平衡常數(shù)，計算過程及結(jié)果列表如下表表31 液相各組分的平衡常數(shù)計算過程及結(jié)果組分xi=yDiT=35℃，P=T=35℃，P=T=35℃，P=yi =kixiyi =kixiyi =kixi乙烷丙烯合計1如上， MPa時，滿足歸一條件：平衡汽相組成之和=≈1， MPa。，則塔頂壓力P頂＝；，則塔釜壓力P底＝；進(jìn)料口壓力取塔頂壓力和塔釜壓力的平均值，故設(shè)進(jìn)料壓力P進(jìn)＝。 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℃塔頂為飽和汽相，故應(yīng)采用露點(diǎn)方程計算塔頂溫度。露點(diǎn)就是多組分混合液開始冷凝，產(chǎn)生第一個液滴的溫度。當(dāng)混合液處于泡點(diǎn)時，各組分均服從帶入 得 式中 yi ——任意組分i在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)；xi ——任意組分i在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)；ki ——相平衡常數(shù)。按上式求露點(diǎn)時也需用試差法。式中yA，yB，yC…….yn均為已知，因此，在試差時，可先假定一個露點(diǎn)溫度，查出各組分在該溫度下的K值。若＞1說明所設(shè)溫度偏低，ki值太小，若＜1說明溫度偏高，ki值太大，經(jīng)反復(fù)假設(shè)溫度，并求出相應(yīng)的直到滿足為止，此時的溫度即露點(diǎn)。在塔頂壓力下，假設(shè)塔頂露點(diǎn)溫度，由pTk圖查得汽相各組分的平衡常數(shù)，計算過程及結(jié)果列表如下。表32 塔頂壓力下不同溫度的平衡常數(shù)計算過程及結(jié)果組分yi =yDiP=，設(shè)T=45℃P= Mpa，設(shè)T=43℃P= MPa，設(shè)T=39℃kiXi= yi/ kikiXi=yi/ kikiXi=yi/ kiC2C3=∑1當(dāng)塔底溫度為39℃時，組成之和=≈1，故塔頂?shù)臏囟葹?9℃ 塔底溫度的計算塔底為飽和液相，故應(yīng)采用泡點(diǎn)方程計算塔底溫度。泡點(diǎn)就是多組分混合液開始沸騰，產(chǎn)生第一個氣泡的溫度。當(dāng)混合液處于泡點(diǎn)時，各組分均服從帶入得或式中 yi ——任意組分i在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)；xi ——任意組分i在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)；ki ——相平衡常數(shù)。按上式求泡點(diǎn)時需用試差法。式中xA，xB，xC……xn均為已知，因此，在試差時，可先假定一個泡點(diǎn)溫度，查出各組分在假設(shè)溫度下的K值，若＞1說明所設(shè)溫度偏高，ki值太大，若＜1說明溫度偏低，ki值太小，經(jīng)反復(fù)假設(shè)溫度，并求出相應(yīng)的kixi直到滿足為止，此時的溫度即泡點(diǎn)。在塔底壓力下，假設(shè)塔底泡點(diǎn)溫度，由pTk圖查得液相各組分的平衡常數(shù)，計算過程及結(jié)果列表如下。表33 在塔底壓力下不同溫度的平衡常數(shù)計算過程及結(jié)果組分xi=xWiP=，設(shè)T=82℃P=，設(shè)T=84℃P=，設(shè)T=86℃kiyi= ki xikiyi= ki xikiyi= ki xiC2C3=C3oiC4o∑1當(dāng)塔底溫度86℃時，滿足歸一條件，平衡汽相組成之和=，故塔底溫度為86℃。 進(jìn)料溫度的計算乙烷塔采用飽和液相進(jìn)料，與上塔底溫度計算同理，故采用泡點(diǎn)方程計算。 計算結(jié)果列表如下表34 進(jìn)料壓力下不同溫度的平衡常數(shù)計算過程及結(jié)果組分P=,設(shè)T=84℃P=,設(shè)T=86℃C2C3=C3oiC4o∑1當(dāng)進(jìn)料溫度為86℃時，組分之和=≈1，故進(jìn)料溫度為86℃。 脫乙烷塔操作條件匯總表35 脫乙烷塔操作條件匯總表項目塔頂進(jìn)料塔釜回流壓力（mpa）溫度（℃）39868635 操作壓力的確定 塔頂采用水作為冷卻劑，設(shè)水溫為15℃，冷凝器冷凝液的出口溫度比水溫高20℃，則回流罐中冷凝液的溫度為35℃。丙烯塔頂?shù)睦淠鳛槿鳎瑒t回流罐中冷凝液的溫度為泡點(diǎn)，因此采用泡點(diǎn)方程計算回流罐的壓力。式中 yi ——任意組分i在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)；xi ——任意組分i在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)；ki ——相平衡常數(shù)。根據(jù)冷凝液的泡點(diǎn)，假設(shè)回流罐的壓力，由pTk圖查得液相各組分的平衡常數(shù)計算過程及結(jié)果列表如下。表36 回流溫度下不同壓力的平衡常數(shù)計算過程及結(jié)果組分xi=yDiT=35℃，設(shè)P=T=35℃，設(shè)P=kikiC2C3=C3o∑1，滿足歸一條件：平衡汽相組成之和=≈1。，則塔頂壓力P頂＝；，則塔釜壓力P底＝；進(jìn)料口壓力取塔頂壓力和塔釜壓力的平均值故設(shè)進(jìn)料壓力P進(jìn)＝。丙烯塔頂?shù)睦淠鳛槿?，采用露點(diǎn)進(jìn)料方程計算回流罐的壓力。 計算過程及計算結(jié)果列表如下 塔頂溫度的計算表37 塔頂壓力下不同溫度的平衡常數(shù)計算過程及結(jié)果組分P=,設(shè)T=38℃P=,設(shè)T=40℃乙烷丙烯丙烷合計當(dāng)塔頂溫度為38℃時，平衡液相組成之和=≈1，故塔頂溫度為38℃。 塔底溫度的計算塔底為飽和液相，故應(yīng)采用泡點(diǎn)方程計算塔底溫度 表38 塔底壓力下不同溫度的平衡常數(shù)計算過程及結(jié)果組分P=,設(shè)T=52℃P=,設(shè)T=51℃丙烯丙烷異丁烷合計1當(dāng)塔底溫度為52℃時，組成之和=≈1，故塔底溫度為52℃。 進(jìn)料溫度的計算乙烷塔底的飽和液體靠自壓進(jìn)入丙烯塔，故丙烯塔為飽和液體進(jìn)料，溫度采用泡點(diǎn)方程計算。 計算結(jié)果列表如下：表39 進(jìn)料壓力下不同溫度的平衡常數(shù)計算過程及結(jié)果組分P=,設(shè)T=44℃P=,設(shè)T=45℃乙烷丙烯丙烷異丁烷合計1 當(dāng)進(jìn)料溫度為44℃時，組成之和=≈1，故丙烯塔進(jìn)料溫度44℃。 丙烯塔操作條件匯總表31