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正文內(nèi)容

年產(chǎn)98萬(wàn)噸異丙醇裝置丙烯精制工藝設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2024-07-24 09:51 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 烯塔塔頂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(jì)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(jì)算結(jié)果見下表表28 塔頂餾出液量D和塔底釜液量W計(jì)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∑100100100100100100 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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(jì)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(gè)氣泡的溫度。當(dāng)混合液處于泡點(diǎn)時(shí),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(shí)需用試差法。式中xA,xB,xC……xn均為已知,因此,在試差時(shí),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(shuō)明所設(shè)壓力偏高,ki值太小,若<1說(shuō)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(shí)的壓力即泡點(diǎn)時(shí)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(jì)算過(guò)程及結(jié)果列表如下表表31 液相各組分的平衡常數(shù)計(jì)算過(guò)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(jì)1如上, MPa時(shí),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(jì)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(gè)液滴的溫度。當(dāng)混合液處于泡點(diǎn)時(shí),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(shí)也需用試差法。式中yA,yB,yC…….yn均為已知,因此,在試差時(shí),可先假定一個(gè)露點(diǎn)溫度,查出各組分在該溫度下的K值。若>1說(shuō)明所設(shè)溫度偏低,ki值太小,若<1說(shuō)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(shí)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(jì)算過(guò)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(jì)算過(guò)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(shí),組成之和=≈1,故塔頂?shù)臏囟葹?9℃ 塔底溫度的計(jì)算塔底為飽和液相,故應(yīng)采用泡點(diǎn)方程計(jì)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(gè)氣泡的溫度。當(dāng)混合液處于泡點(diǎn)時(shí),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(shí)需用試差法。式中xA,xB,xC……xn均為已知,因此,在試差時(shí),可先假定一個(gè)泡點(diǎn)溫度,查出各組分在假設(shè)溫度下的K值,若>1說(shuō)明所設(shè)溫度偏高,ki值太大,若<1說(shuō)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(shí)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(jì)算過(guò)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(jì)算過(guò)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(shí),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(jì)算乙烷塔采用飽和液相進(jìn)料,與上塔底溫度計(jì)算同理,故采用泡點(diǎn)方程計(jì)算。 計(jì)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(jì)算過(guò)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(shí),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(xiàng)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(jì)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(jì)算過(guò)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(jì)算過(guò)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(jì)算回流罐的壓力。 計(jì)算過(guò)程及計(jì)算結(jié)果列表如下 塔頂溫度的計(jì)算表37 塔頂壓力下不同溫度的平衡常數(shù)計(jì)算過(guò)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(jì)當(dāng)塔頂溫度為38℃時(shí),平衡液相組成之和=≈1,故塔頂溫度為38℃。 塔底溫度的計(jì)算塔底為飽和液相,故應(yīng)采用泡點(diǎn)方程計(jì)算塔底溫度 表38 塔底壓力下不同溫度的平衡常數(shù)計(jì)算過(guò)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(jì)1當(dāng)塔底溫度為52℃時(shí),組成之和=≈1,故塔底溫度為52℃。 進(jìn)料溫度的計(jì)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(jì)算。 計(jì)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(jì)算過(guò)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(jì)1 當(dāng)進(jìn)料溫度為44℃時(shí),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
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