【文章內(nèi)容簡介】 丙烯 34． 83 103 丙烷 C4 合計 100 由表 312 可得，當進料為 （ kg/h） 時， 塔頂和塔底的出料為： F=（ kg/h） （其中 F 甲烷 =（ kg/h）， F 乙烯 =（ kg/h）， F 乙烷 =103（ kg/h）， F丙烯 =104（ kg/h）， F丙烷 =（ kg/h）， F C4 =（ kg/h） ） D=%F==（ kg/h） （其中 D 甲烷 =（ kg/h），D 乙烯 =（ kg/h） D 乙烷 =（ kg/h）， D 丙烯 =（ kg/h） ） W=FD==（ kg/h） （其中 W 乙烷 =（ kg/h）， W丙烯 =（ kg/h）， W 丙烷 =（ kg/h）， W C4=（ kg/h） ） 脫乙烷塔總物料衡算結(jié)果見表 313。 表 313 脫乙烷烷塔物料衡算結(jié)果表 ： 組分 Fi Di Wi kg/h kmol/h Xi kg/h kmol/h Xi kg/h kmol/h Xi 甲烷 1103 103 0 0 0 乙烯 2 2 0 0 0 乙烷 103 6 103 丙烯 104 105 4 8 丙 103 0 0 0 黃山學院本科畢業(yè)論文 16 烷 C4 103 0 0 0 5103 總計 5 1 6 7 1 3 8 1 乙烯精餾塔物料衡算 乙烯精餾塔的進料中輕組分甲烷只占有極小的比例，故計算時可略去不記。 圖 34 乙烯精餾塔物料衡算流程圖 已知：乙烯精餾塔塔頂乙烯純度為 %，釜液中乙烯含量 ≤%,則 表 314 脫乙烷塔的進料、出料組成 ： 組分 aF（ %） aD（ %） aW（ %） 乙烯 ≤ 乙烷 丙烯 由 各裂解產(chǎn)物的相對分子量中乙烯、乙烷、丙烯的物性數(shù)據(jù)知，乙烯為輕關(guān)鍵組分，乙烷為重關(guān)鍵組分，丙烯為重組分。 采用清晰分割法計算塔頂和塔底各組分的分布情況，見表 315： 表 315 物料在塔底塔頂?shù)姆植记闆r ： 組分 進料， F’ 塔頂 ， D’ 塔底 ， W’ 乙烯 W’ W’ 乙烷 ’ ’ 丙烯 合計 100 D’ W’ 物料衡算：以 100kg/h 為基準進料，則 C2H4 C2H6 C3H6 C2H4 C2H6 C2H4 C2H6 C3H6 乙烯精餾塔 黃山學院本科畢業(yè)論文 17 39。39。39。 WDF ?? ； 39。39。 39。 ??? WD D； kg/h10039。?F 解得： D’=， W’=根據(jù)表 315，以 100kg/h 為進料基準時，算得的最終塔頂和塔底的分布情況見表 316。 表 316 最終物料在塔底塔頂?shù)姆植记闆r ： 組分 進料， F’ 塔頂 ， D’ 塔底 ， W’ 乙烯 乙烷 丙烯 合計 100 由表 316 可得，當進料為 （ kg/h） 時， 塔頂和塔底的出料為： F=（ kg/h） （其中 F 乙烯 =（ kg/h）， F 乙烷 =（ kg/h），F(xiàn) 丙烯 =（ kg/h） ） D=%F==（ kg/h） （其中 D 乙烯 =（ kg/h）D 乙烷 =（ kg/h） ） W=FD==（ kg/h） （其中 W 乙烯 =（ kg/h）， W乙烷 =（ kg/h）， W 丙烯 =（ kg/h） ） 乙烯精餾塔總物料衡算結(jié)果見表 317。 表 317 乙烯精餾塔物料衡算結(jié)果表 ： 組分 Fi Di Wi kg/h kmol/h Xi kg/h kmol/h Xi kg/h kmol/h Xi 乙烯 乙烷 103 丙烯 1103 0 0 0 1104 總計 1 1 1 丙烯精餾塔物料衡算 黃山學院本科畢業(yè)論文 18 圖 35 丙烯精餾塔物料衡算流程圖 由于 采用兩個丙烯精餾塔并聯(lián)制丙烯，且丙烯精餾塔 A 與丙烯精餾塔 B 產(chǎn)量相同，故本設(shè)計只對丙烯精餾塔 A 做工藝計算， B 塔各數(shù)據(jù)參見 A 塔。又丙烯精餾塔的進料中乙烷只占有極小的比例，故略去不記；為簡易計算，重組分C4餾分僅以正丁烷計。 已知：丙烯精餾塔塔頂 C3餾分純度為 %，釜液中丙烯含量 ≤%,則 表 318 丙烯精餾塔的進料、出料組成： 組分 aF（ %） aD（ %） aw（ %） 丙烯 ≤ 丙烷 正丁烷 由 各裂解產(chǎn)物的相對分子量中丙烯、丙烷、正丁烷的物性數(shù)據(jù)知，丙烯為輕關(guān)鍵組分，丙烷為重關(guān)鍵組分，丁烷為重組分。 采用清晰分割法計算塔頂和塔底各組分的分布情況，見表 319： 表 319 物料在塔底塔頂?shù)姆植记闆r ： 組分 進料， F’ 塔頂， D’ 塔底， W’ C3H6 ’ ’ C3H8 ’ ’ C4H10（正） ― 合計 100 D’ W’ 物料衡算：以 100kg/h 為基準進料，則 39。39。39。 WDF ?? ； 39。39。 39。 ??? WD D； C3H6 C3H8 C4H10 C3H6 C3H8 C3H6 C3H8 C4H10 丙烯精餾塔 黃山學院本科畢業(yè)論文 19 kg/h10039。?F 解得： D’= kg/h， W’=根據(jù)表 319，以 100kg/h 為進料基準時，算得的最終塔頂和塔底的分布情況見表 320。 表 320 最終物料在塔底塔頂?shù)姆植记闆r ： 組分 進料， F’ 塔頂， D’ 塔底， W’ C3H6 C3H8 C4H10（正） 0 合計 100 由表 320 可得，當進料為 （ kg/h） 時， 塔頂和塔底的出料為： F=（ kg/h）（其中 F 丙烯 =（ kg/h）， F 丙烷 =（ kg/h）， F 正丁烷 =（ kg/h） ） D=%F==（ kg/h） （其中 D 丙烯 =（ kg/h） ,D丙烷 =（ kg/h） ） W=FD==（ kg/h） （其 中 W 丙烯 =（ kg/h）， W 丙烷=（ kg/h）， W 正丁烷 =（ kg/h） ） 丙烯精餾塔總物料衡算結(jié)果見表 321。 表 321 丙烯精餾塔物料衡算結(jié)果表 ： 組分 Fi Di Wi kg/h kmol/h Xi kg/h kmol/h Xi kg/h kmol/h Xi C3H6 C3H8 C4H10（正） 0 0 0 總計 1 149． 95 1 1 乙烯精餾裝置熱量衡算 (一 )溫度的確定 ① 進料溫度： 操作壓強： P= =950kPa 黃山學院本科畢業(yè)論文 20 物料飽和液體進料，故進料的泡點溫度為進料溫度。 假設(shè) T=59℃ ，因為 P=570kPa,查 PKT 圖 [5]得各組分的 K 值見下表： 表 41 各組分的 K 值 組分 xi Ki yi=Kixi 乙烯 乙烷 丙烯 105 ∑Kixi=≠， ∑Kixi＜ 1,說明所設(shè)溫度偏低，重設(shè) T=58℃ ，則各組分的 K 值見下表： 表 42 各組分的 K 值 組分 xi Ki yi=Kixi 乙烯 乙烷 丙烯 105 ∑Kixi=≈,故泡點溫度即進料溫度為 58℃ ，即 。 ② 塔頂露點溫度 操作壓強： P= =950kPa 同上，假設(shè) T=59℃ ，因為 P=570kPa，查 PKT 圖 [5]得各組分的 K 值見下表： 表 43 各組分的 K 值 組分 yi Ki xi= yi ／ Ki 乙烯 乙烷 103 103 ∑yi ／ Ki =≈，故塔頂露點溫度為 59℃ ，即 。 ③塔底泡點溫度 操作壓強： P= =950kPa 同上，假設(shè) T=39℃ ，因為 P=570kPa，查 PKT 圖 [5]得各組分的 K 值見下表： 表 44 各組分的 K 值 組分 xi Ki yi=Kixi 乙烯 黃山學院本科畢業(yè)論文 21 乙烷 丙烯 1104 2105 ∑Kixi=≈，故塔底泡點溫度為 39℃ ，即 。 (二 )最小回流比 Rmin 的確定 ①相對揮發(fā)度 本設(shè)計以乙烯為輕關(guān)鍵組分 A；乙 烷為重關(guān)鍵組分 B；丙烯為非重關(guān)鍵組分 C；以重關(guān)鍵組分為基準物，即 BB? =1。 塔頂： )()( ??? DBADAB KK? 進料： )()( ??? FBAFAB KK? )()( ??? FBCFCB KK? 塔釜： )()( ??? WBAWAB KK? )()( ??? WBCWCB KK? 全塔平均相對揮發(fā)度： ????? WFDAB ???? ???? WFCB ??? ②最小回流比 Rmin 本設(shè)計為泡點進料 ,即飽和液體進料 ， q=1。 由恩特伍德公式： 11m in ??? ??niijDij ixR ??? qxniijFij i ????? 11 ??? 所以， 011 ??????????????? ??????ni ijFij ix 試差解得 θ= 黃山學院本科畢業(yè)論文 22 i n ??????????? ??niijDij ixR ??? (三 )實際回流比 取實際回流比為最小回流比的 倍，則 R=== V=（ R+1） D=（ +1） =（ kmol/h） L=RD==（ kmol/h） (四 )熱量衡算 設(shè)基準溫度為 0℃ ，則 塔頂： )(590 CTt oDD ????? 塔底： )(580 CTt oFF ????? 塔釜： )(390 CTt oWW ????? 查《化學化工物性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)手冊（有機卷）》 [6]得 ： 表 45 液體比熱容數(shù)據(jù)表 溫度 ℃ CP(比熱容 ) 乙烯 J/molK 乙烷 KJ/KgK 丙烯 KJ/K molK 60 40 表 46 汽化熱數(shù)據(jù)表 HV(汽化熱 ) 溫度 ℃ 乙烯 KJ/mol 乙烷 KJ/mol 丙烯 KJ/mol 60 40 經(jīng)插值計算，得： 表 47 插值計算后液體比熱容數(shù)據(jù)表 CP(比熱容 ) 溫度 ℃ 乙烯 J/molK 乙烷 KJ/KgK 丙烯 KJ/KmolK 59 58 39 黃山學院本科畢業(yè)論文 23 表 48 插值計算后汽化熱數(shù)據(jù)表 HV(汽化熱 ) 溫度 ℃ 乙烯 KJ/mol 乙烷 KJ/mol 丙烯 KJ/mol 59 58 39 圖 41 乙烯精餾裝置熱量衡算流程圖 QF：進料液帶入的熱量； QV：塔頂蒸氣帶出的熱量； QD：塔頂產(chǎn)品帶走的熱量； QR：回流帶入的熱量； QA：冷凝器的熱負 荷； QW：塔底產(chǎn)品帶出的熱量； QB：再沸器的熱負荷； Q 損 ：再沸器的熱損失 根據(jù)能量守衡： QV= QR+ QD+ QA 則冷凝器的熱負荷： QA= QV QR QD (1)QV的計算 QF QV QR QD QA QW Q 損 QB 乙烯精餾塔 冷凝器 再沸器 黃山學院本科畢業(yè)論文 24 ( K J / h ))()(( V H v )( V H v ))(V)(VHVQ 7iv,V??????????????????????? ??乙烷乙烯乙烷乙烯 DPDPDiPi tCtCtC (2)QD的計算 K J / h)()()ΔtC()ΔtC(ΔtCDQ7DPDPDiP,D ????????? ???? ? 乙烷乙烯 DDi (3)QR的計算 K J / h)()(