【導(dǎo)讀】體和液體產(chǎn)物進一步加工成一系列化學(xué)產(chǎn)品的過程。目前粗苯精制工藝過程有：。酸洗精制法工藝簡單，該法在我國焦化廠得到廣泛應(yīng)。加氫精制法工藝復(fù)雜，對設(shè)備材質(zhì)和自動控制要求高，該法在我國也得到一。主要包括物料衡算，主要塔設(shè)備的工藝尺寸計算，并對關(guān)。鍵設(shè)備進行了機械強度校核。二甲苯塔進料量為t/h。得到：純苯塔質(zhì)量載荷為；風(fēng)載荷：1-1截面為N·m。

　　

【正文】 1 其中塔頂二甲苯收率大于 99%， 殘渣含量小于 %。 在下面計算中 ， 以序號代表組分，根據(jù) 實際設(shè)計要求， 2 號關(guān)鍵組分（二甲苯）為輕關(guān)鍵組分 ， 3 號組分（溶劑油及殘渣）為重關(guān)鍵組分。 塔頂產(chǎn)品中二甲苯流量為： 0. 53 02 0. 28 80 0. 99 0. 15 12LD ? ? ? ?t / h 塔底產(chǎn) 品中二甲苯流為 ： 0 .5 3 0 2 0 .2 8 8 0 0 .1 5 1 2 0 .0 0 1 5L L LW F D? ? ? ? ? ?t / h 塔頂產(chǎn)品中溶劑油及殘渣流量為： ? ? ? ?t / h 塔底產(chǎn)品中溶劑油及渣： 0. 53 02 0. 70 05 0. 00 30 0. 36 84h h hW F D? ? ? ? ? ?t / h 非清晰分割的餾出液流量及各組分在兩產(chǎn)品中的組分由上面計算可得： 0 .1 5 1 2( ) 1 0 0 .80 .0 0 1 5LDW ?? 0 .0 0 3 0( ) 0 .0 0 80 .3 6 8 4hDW ?? 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式 ： ( ) ( ) ( ) ( )g L g h g i g hg L h g h h g ih g h hD D D Dl l l lW W W Wl a l a l a l a???得 ： ( ) ( ) 1 0 0 . 8 0 . 0 0 8 1 1 . 9 72 . 2g L g h ggg L h g h h gDDll llWWl a l a l? ???? 對于組分 1(甲苯 )可求得 1( ) 1 1 . 9 7 ( 5 . 7 2 2 . 2 ) 0 . 0 0 8 2 . 8 7 0 6g g g gDl l l lW ? ? ? ? 則1()DW= 其它各組分 ()jDW列于下表 ： 產(chǎn)品中各組分流量 iD 和 iW 可根據(jù)分配比和物料衡算求得，計算結(jié)果亦列于下表： 以甲苯為例 ， 計算如下： DW甲 苯（ ） = F 甲苯 =D 甲苯 +W 甲苯 =? = /th 河南城建學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計 物料衡算 18 聯(lián)立上式解得 ： D= /th 10 /W t h??? 序號 1 2 3 ? 組分 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘渣 /( / )iF t h iha 1 ( / )jDW /( / )iD t h DiX /( / )iW t h 10?? WiX 0 河南城建學(xué)院?？?畢業(yè)設(shè)計 塔設(shè)備計算 19 5 能量衡算 因數(shù)據(jù)不全無法計算 。 6 塔設(shè)備計算 吹苯塔計算 吹苯塔塔徑的計算 吹苯塔實際上 只是 一個閃蒸塔，由物料衡算可得吹苯塔中原料液中氣相和液相產(chǎn)品質(zhì)量流量及組成如下 ： 序號 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘渣 /( / )iF t h /( / )iD t h Dia /( / )iW t h Wia 查《化學(xué)工程手冊》得各組分相 對分子量如下表 ： 經(jīng)單位換算后結(jié)果亦如下表： 序號 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑 油及殘渣 /( / )iM kg kmol 78 92 106 108 /( / min)iD mol 1108 /( / )iW kg h 河南城建學(xué)院?？?畢業(yè)設(shè)計 塔設(shè)備計算 20 由設(shè)計條件可知氣體，液體均可按常 況下計算，查得各組分密度如下表： 序號 1 2 3 4 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘渣 3/( / )kg m? 879 867 880 1030 由于物料在吹苯塔中共閃蒸 5 分鐘，以苯為例計算則 5 分鐘內(nèi)共流過苯的體積為： 1 37 1 .2 15 0 .0 0 78 7 9 6 0WVm? ? ? ? 其余各組分計算結(jié)果如下表 ： 對氣相來說，可按標(biāo)況下進行計算，以苯為例 。 則 5 分鐘內(nèi)共流過氣相苯的體積為：1 315 2 2 . 4 8 9 5 . 5 1 0 0 . 2 9 61000DVm? ? ? ? ? 其余各組分計算結(jié)果亦如下表： 序 號 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘渣 3/DiVm 3/WiVm 所以 5 分鐘流過氣相液相總體積 ， 即 ： 閃蒸塔 的 總體積為 ： 31 2 4 . 0 9 6 0 . 0 1 3 1 2 4 . 0 1 9OWV V V m? ? ? ? ? 取閃蒸塔直徑 D= m 吹苯塔塔高的計算 由 222 .4 4 .5 2 1 644SD??? ? ? ?2m 則閃蒸塔塔高為： 1 2 4 .1 0 9 2 7 .4 54 .5 2 1 6VH S? ? ?m 純苯塔的計算 回流比的計算 對于純苯塔進料，出料流量及組成如下： 河南城建學(xué)院專科 畢業(yè)設(shè)計 塔設(shè)備計算 21 序號 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘渣 /( / )iF t h /( / )iD t h 0 0 /( / )iW t h 純苯塔塔頂溫度 80 ? ℃ 。純苯塔塔底溫度 124~128℃ 。則查得各物質(zhì)相對揮發(fā)度及相對分子量如下表 ： 經(jīng)單位換算結(jié)果亦如下表： 序號 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘渣 /( / )iM kg kmol 78 92 106 108 /( / )iF kmol h FiX /( / )iD kmol h 0 0 DiX 0 0 /( / )iW kmol h WiX ih? 1 取 q= 則可由恩德伍德公式估算 [2]最 小 回流比。 先用試差法求下式中的 ? 值 ： 41 1 2 .7ih F ii ihx q???? ? ? ? ??? 當(dāng) ? =6 時 411 4 . 4 8 0 . 8 0 2 5 . 8 2 0 . 1 2 5 2 . 4 0 . 0 2 2 1 0 . 0 5 1 2 . 6 9 7 0 81 4 . 4 8 6 5 . 8 2 6 2 . 4 6 1 6i h F ii ihx????? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? 河南城建學(xué)院?？?畢業(yè)設(shè)計 塔設(shè)備計算 22 計算結(jié)果表明，初設(shè) ? 值偏小，再設(shè)若干個 ? 值 。 計算結(jié)果列于下表 ： 假設(shè)的 ? 值 6 41ih Fii ihx???? ?? 由以上數(shù)據(jù)可知 ? = 最小回流比有下式計算，即 ： 4m i n 1 1 4 . 4 8 0 . 9 9 3 5 . 8 2 0 . 0 0 0 71 1 0 . 6 81 4 . 4 8 6 . 0 0 0 0 0 5 5 . 8 2 6 . 0 0 0 0 0 5ih D ii ih xR ???? ??? ? ? ? ? ?? ? ?? 則 R= minR =?= 塔板層數(shù)的確定 最小理論板層數(shù)由芬斯克方程式 [2]計算 minN ，即 ： m in 93 17[ ( ) ( ) ] [ ( ) ( ) ] 002 21 1 10. 72hLg D w gwhLg ih gxxl lxxNl l?? ? ? ? ? 理論板層數(shù) ： m i n 1 .0 2 0 .6 8 0 .1 6 81 1 .0 2 1RRR? ????? 由吉利蘭圖 [2]查得 m in 1 .7 0 2 0 .4 822NN N? ????? 解得 N=（不包括再沸器） 精餾段理論板層數(shù)用 ? 及1 ? ??代入芬斯克方程 [2]便可求得精餾段所需最小理論板層數(shù)。即： 11m i n1 1 111 [ ( ) ( ) ] 11 DFgg D FxxNll x x? ???? 1 0 . 9 9 9 3 1 0 . 8 0 2[ ( ) ( ) ] 12 . 4 9 1 0 . 9 9 9 3 0 . 8 0 2gg ll?? ? ?? ? 由于 min ? ?? 不變，則縱坐標(biāo)讀數(shù)亦不變，即 ： 11 ? ?? 解得 1N = 故加料板為從塔頂往下數(shù)第 13 層理論板，故精餾段塔板數(shù)為 13 層，提餾段塔板數(shù)為 11 層。 河南城建學(xué)院專科 畢業(yè)設(shè)計 塔設(shè)備計算 23 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 操作壓力計算 塔頂操作壓力： 0 1 0 1 .3 3 5 1 3 6 .3p ? ? ?KPa 每層塔板壓降： p? = KPa 進料板壓力： 1 3 6 .3 0 .7 1 8 1 4 5 .4Fp ? ? ? ? KPa 精餾段平均壓力： (1 3 6 .3 1 4 5 .4 ) 1 4 0 .8 52mp ??? KPa 操作溫度計算 依據(jù)操作壓力計算操作溫度，結(jié)果如下： 塔頂溫度： 0 80t ? ℃ 進料板溫度： ? ℃ 精餾段平均溫度： 80 110 .5 mt ???℃ 平均摩爾質(zhì)量的計算 塔頂平均摩爾質(zhì)量的計算 ： 查 的數(shù)據(jù)及液相摩爾分率如下表 ： 用1 ( 1)i DiD Dixy x??? ??計算液相分率 ， 以苯為例 ： 12 . 4 9 0 . 9 9 9 3 0 . 9 9 9 71 1 . 4 9 0 . 9 9 9 3Dy ????? 結(jié)果亦如下表： 序號 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘渣 iha 1 iFx 0 0 Fiy 0 0 0 . 9 9 9 3 7 8 0 . 0 0 0 7 9 2 7 8 . 0 1 /mVDM k g k m o l? ? ? ? ? 0 . 9 9 9 7 7 8 0 . 0 0 0 7 9 2 7 8 . 0 4 /mLDM k g k m o l? ? ? ? ? 進料板平均摩爾質(zhì)量計算 氣相，液相分率計算 ： 河南城建學(xué)院?？?畢業(yè)設(shè)計 塔設(shè)備計算 24 方法同計算塔頂?shù)姆致史椒?，計算結(jié)果如下表 ： 序號 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘渣 /( / )iM kg kmol 78 92 106 108 iha 1 Fix Fiy 0 . 9 1 0 7 8 0 . 1 2 5 9 2 0 . 0 0 9 1 0 6 0 . 0 0 9 1 0 8 8 4 . 4 1 /mVFM k g k m o l? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 . 8 0 2 7 8 0 . 1 2 5 9 2 0 . 0 2 2 1 0 6 0 . 0 5 1 1 0 8 7 6 . 9 4 /mLFM k g k m o l? ? ? ? ? ? ? ? ? 精餾段平均摩爾質(zhì)量 ： 7 8 . 0 1 8 4 . 4 1 8 1 . 2 1 /2mVM k g k m o l??? 7 8 . 0 4 7 6 . 9 4 7 7 . 4 9 /2mLM k g k m o l??? 平均密度計算 氣液平均密度計算 ： 由理想氣體狀態(tài)方程計算，即 ： 1miLia???? 塔頂液相平均密度的計算 ： 由 0 80t ? ℃ 查手冊得： 序號 1 2 3 4 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘渣 3/( / )kg m? ? ?