【文章內(nèi)容簡介】 量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)mol%100塔釜餾出液質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%100摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)mol%100 確定塔的操作壓力及溫度(一) 確定塔操作壓力取=40℃，塔頂采用冷凝器，查得40℃下，塔頂各組分的飽和蒸汽壓，由=/以及泡點(diǎn)方程=1得=。表324 T301塔頂各組分基本數(shù)據(jù)組分正丁烷異戊烷正戊烷Pi，atm,atm所以，=，取管線壓力= atm，則=+=+=，設(shè)塔板數(shù)為84塊P=,則=+NpP=+84=。(二) 塔頂塔釜溫度的確定(1)塔頂溫度由前可知，=，由露點(diǎn)方程=1試差，即。表325 T301塔頂各組分基本數(shù)據(jù)組分正丁烷異戊烷正戊烷,atm（40℃）,atm（43℃）所以，=43℃。(2)塔釜溫度的確定由前面計(jì)算知，= atm,用泡點(diǎn)方程=1，即=進(jìn)行驗(yàn)證，得到表326。表326 T301塔底各組分基本數(shù)據(jù)組分異戊烷正戊烷異己烷正己烷,atm（60℃）,atm（61℃）所以，=61℃。 驗(yàn)證T301清晰分割是否成立以重關(guān)鍵組分正戊烷為基準(zhǔn)，則有= /。表327 T301各組分相對揮發(fā)度表溫度組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷43℃61℃由表327表，輕關(guān)鍵組分異戊烷=.Nm = = =則塔釜正丁烷W正丁烷==1016，x正丁烷=W正丁烷/W=1019同理可得：塔頂異己烷x異己烷 =1018，塔頂正己烷x正己烷=1019所以，T301清晰分割合理。 確定最小回流比由公式(32)、(33)計(jì)算，取飽和液相進(jìn)料，進(jìn)行θ試差，得到下表：表328 T301確定θ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表組分進(jìn)料組成xiF，mol%θ=正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計(jì)100所以，θ=。由(31)得到，=。表329 T301求適宜的R及N計(jì)算數(shù)據(jù)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33得到，當(dāng)R/Rm=，R=，=。 全塔效率及確定實(shí)際塔板數(shù)(一) 全塔效率平均溫度T==52℃查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》得到各組分粘度如下表：表330 T301各組分粘度表組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷,cP則由奧康奈爾法：μ=Σμixi= 正戊烷=，則全塔效率==(二) 實(shí)際塔板數(shù)的確定=/=，即85塊假設(shè)塔板數(shù)為N=84塊塔板，所以在誤差范圍內(nèi)，假設(shè)合理。由 得到=，=，圓整后得到=37塊，=48塊。進(jìn)料在第38塊板。 進(jìn)料溫度及壓力的確定由前面計(jì)算知道，=，利用泡點(diǎn)方程試差法=，求。表331 T301進(jìn)料溫度基本數(shù)據(jù)組分正丁烷異戊烷正戊烷異戊烷正己烷Xi4060經(jīng)過試差得，進(jìn)料溫度=℃。表332 各塔操作條件匯總表操作參數(shù)T101T201T301T，℃回流404040塔頂534543進(jìn)料8050塔釜1228961P，atm回流塔頂進(jìn)料塔釜R續(xù)表操作參數(shù)T101T201T301N實(shí)際塔板數(shù) 288785精餾段塔板數(shù) 124837提餾段塔板數(shù) 163948第四章 能量衡算 T101能量衡算 焓值計(jì)算表41 T101各組分焓值組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷混合焓值回流40℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%HLD（kJ/kg）塔頂53℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%HIV（kJ/kg）進(jìn)料80℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%HIF（kJ/kg）塔釜122℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%HW（kJ/kg）注：表41中的焓值單位kJ/kg 熱負(fù)荷的計(jì)算(1)計(jì)算冷凝器熱負(fù)荷QCQDQCQVQL圖41 冷凝器熱負(fù)荷計(jì)算圖冷凝器為泡點(diǎn)回流，由物料平衡得：QC=(L+D)(HV1－HLD)=(R+1)D()=(＋1)(－)= ()(2)計(jì)算再沸器熱負(fù)荷QBQWQBQDQCQLQV分布區(qū)Q`圖41 再沸器熱負(fù)荷計(jì)算圖由全塔熱量衡算式：QF+QB=QC+QV+QL+QW即：FHF+QB=DHV+QC+WHW+QL，其中QL=5%max(QB，QC)假設(shè) QL= 則：QB= [D(R+1)Hv+WHw－FHF－RD HLD]/　 　　　=[(+1)+－17083－]/ =由于QBQC，所以假設(shè)成立。 計(jì)算傳熱劑用量(1)冷卻水用量取循環(huán)上水為25℃，循環(huán)下水為35℃，則△t=3525=10℃查得水的CP= kcal/(kg℃)= kJ/(kg℃)(10)=(2)蒸汽用量(℃)，查得氣化潛熱rB= T201 能量衡算 焓值計(jì)算表42 T201混合焓值組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷混合焓值回流40℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%HLD（kJ/kg）塔頂45℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%HIV（kJ/kg）進(jìn)料50℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%HIF（kJ/kg）塔釜89℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%HW（kJ/kg）注：表42中的焓值單位kJ/kg 熱負(fù)荷的計(jì)算 (1)計(jì)算冷凝器熱負(fù)荷QC QC=()(2)計(jì)算再沸器熱負(fù)荷QBQB =() 計(jì)算傳熱劑用量(1)冷卻水用量 取循環(huán)上水為25℃，循環(huán)下水為35℃，則△t=10℃(10)= (2)蒸汽用量 (℃)， T301 能量衡算 焓值計(jì)算表43 T301混合焓值組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷混合焓值回流40℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%HLD（kJ/kg）塔頂43℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%HIV（kJ/kg）進(jìn)料49℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%HIF（kJ/kg）塔釜54℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%HW（kJ/kg）注：表43中的焓值單位kJ/kg 熱負(fù)荷的計(jì)算(1)計(jì)算冷凝器熱負(fù)荷QC QC= (2)計(jì)算再沸器熱負(fù)荷QB QB= 計(jì)算傳熱劑用量(1)冷卻水用量取循環(huán)上水為25℃，循環(huán)下水為35℃，則△t=10℃，所以，(10)=(2)。 三塔熱量衡算表表44 三塔熱量平衡匯總 項(xiàng) 目質(zhì)量流率，kg/h熱量，KJ/hT101進(jìn)塔進(jìn)料17083106再沸器106小計(jì)107出塔冷凝器106塔頂107塔釜106損失105小計(jì)107T201進(jìn)塔進(jìn)料106再沸器106小計(jì)106出塔冷凝器106塔頂107塔釜105損失105小計(jì)107續(xù)表 項(xiàng) 目質(zhì)量流率，kg/h熱量，KJ/hT301進(jìn)塔進(jìn)料106再沸器107小計(jì)107出塔冷凝器107塔頂107塔釜106損失106小計(jì)107第五章 設(shè)備工藝計(jì)算及選型 T101的設(shè)計(jì)與選型選用板式塔 塔徑的計(jì)算(一)精餾段查得各組分相應(yīng)密度[7]數(shù)據(jù)如表51：表51 T101精餾段各組分?jǐn)?shù)據(jù)表組分T=53℃ P=丙烷異丁烷正丁烷異戊烷合計(jì)氣相摩爾分?jǐn)?shù)，yi100相對分子質(zhì)量，M氣液相平均分子質(zhì)量，M平液相質(zhì)量分?jǐn)?shù)，100液相密度，kg/m3/104104104105103① 液相密度的計(jì)算：=1/= kg/m3②氣相密度[8]的計(jì)算：由于T101操作壓力P3atm，不能直接計(jì)算，需用壓縮因子法求算。壓縮因子Z：=， = 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)yi100Tc，K398Pc，MpaWi由kay式混合規(guī)則：==398K==Tr=(53+)/Tcm=Pr=落在普遍化關(guān)系下方，適用于普遍化壓縮因子由Pr，Tr查《化工熱力學(xué)》[8]P15P16得，Z0=，Z’=，Wr=， Z= Z0+Wr Z’=+=氣相密度：v=PM平/ZRT=()/()=③計(jì)算塔徑：液相摩爾流率：Lm=RD==氣相摩爾流率：Vm=（R+1)D== kmol/h液相體積流率：Lh=LmM/L =氣相體積流率：Vh=VmM/g=由波津法初估塔徑，取安全系數(shù)K=分別取板間距為：450，500，600mm取=450mm： umax = ==取Ks=1，K=則適宜的氣體流通截面上的氣速：un=KKsumax=1=則空塔氣速：u==塔徑：同理可作表：表53 T101精餾段塔徑HT,mumax,m/su,m/sD,m圓整,mD2HT,m3根據(jù)塔體積最小原則選取HT=450mm，D=(二)提餾段 查得各組分相應(yīng)密度數(shù)據(jù)如表54表54 T101提餾段各組分?jǐn)?shù)據(jù)組分T=122℃ P=正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計(jì)氣相摩爾分?jǐn)?shù)，yi100相對分子質(zhì)量，M氣相平均分子量M平液相質(zhì)量分?jǐn)?shù)，100液相密度，kg/m3/106104104104104103① 液相密度的計(jì)算：=1/= kg/m3②氣相密度的計(jì)算：由于T101操作壓力P3atm，需用壓縮因子法求算表55 提餾段氣相密度基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計(jì)xi，yi100Tc,KPc,MpaWiTr=，Pr=查得=， =Z=+==PM平/ZRT=()/()=③計(jì)算塔徑：液相摩爾流率：=V+qF=氣相摩爾流率：==液相體積流率：=ML/L =氣相體積流率：=Mg/g=取HT=450mm：=取Ks=1，K=則適宜的氣體流通截面上的氣速：un=KKsu