【導(dǎo)讀】而精餾又是分離液體混合物最常用的一種單元操作，在化工、煉油、石油化。工等工業(yè)中具有廣泛應(yīng)用。本裝置通過分離丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、異己烷、正己烷而得到液化氣、異戊烷和正戊烷?；旌衔焱樵谖覈?guó)的儲(chǔ)量與液化石油氣產(chǎn)量相。工藝流程設(shè)計(jì)、物料衡算、熱量衡算、塔體設(shè)計(jì)、設(shè)備計(jì)算及選型。了F型浮閥塔板，并進(jìn)行了塔板水力學(xué)的校核計(jì)算。

　　

【正文】 18 所以， P回 =，線壓力取 DLP? = DP =P回 + DLP? =+= 采用板式塔，設(shè)為 Np=85 塊塔板 設(shè)單塊塔板壓降為 P? =4mmHg=， 則 WP = DP +Np P? =+85=。 (二 ) 計(jì)算塔頂、塔底溫度 （ 1）塔 頂溫度 DT 由前可知， DP =,應(yīng)用露點(diǎn)方程 /i iyK?=1 試差，其中， iK = iP /P回 ，得到表 316。 表 316 T201 塔頂溫度基本數(shù)據(jù) 所以 ， DT =45℃ 。 （ 2） 塔底溫度 wT 由前面計(jì)算知， WP =，用泡點(diǎn)方程 /i i wPx P? =1，即 iiPx? = WP 進(jìn)行驗(yàn)證，得到表 317。 表 317 T201 塔底溫度基本數(shù)據(jù) 所以 ， wT =89℃ 。 組分 丁烷 異戊烷 戊烷 異己烷 己烷 合計(jì) iP ,atm（ 50℃ ） iP ,atm（ 45℃ ） 組分 異己烷 正己烷 /i i wPx P? ix iP ,atm（ 87℃ ） iP ,atm（ 89℃ ） 19 驗(yàn)證 T201 清晰分割是否成立 以重關(guān)鍵組分異戊烷為基準(zhǔn)，則有 ? = iP / HP 表 318 T201 各組分相對(duì)揮發(fā)度表 由表 318 可知，輕關(guān)鍵組分正戊烷 ?平 均= Nm =LHWHLDHLlg])xx/()xxlg[(? = ? ? ? ?? ? 則以計(jì)算塔釜中正丁烷的含量為例，有 W1=1iNmh ihhfdw ???????? =1029， x1=W1/W=1032 同理可得：釜液異戊烷 W2=1014， x2=1017 釜液正戊 烷 W3=1011， x2=1014 所以， T201 按照清晰分割是合理的。 確定最適宜的回流比 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 319 T201 確定 θ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表 組分 組分 正丁烷 異戊烷 正戊烷 異己烷 正己烷 45℃ DH? 89℃ WH? ?平 均 組分 進(jìn)料組成 XiF， mol% ij? ??? ?jiFiji x, θ= 正丁烷 異戊烷 20 續(xù)表 所以， θ=，代入式 (33)，計(jì)算得 mR =。 表 320 T201 求適宜的 R 及 N 計(jì)算數(shù)據(jù)表 圖 32 T201 最小回流比示意圖 當(dāng) R/Rm= 時(shí)， R= 時(shí)， TN = 塊。 全塔效率及確定實(shí)際塔板數(shù) 組分 進(jìn)料組成 XiF， mol% ij? ??? ?jiFiji x, θ= 異己烷 正己烷 合計(jì) R/Rm R X Y N N（ R+1） 21 (一 ) 全塔效率 平均溫度 T= + 2wDTT=67℃ 表 321 T201 各組分粘度表 則 ： μ=Σμixi= 正戊烷 ? =，則全塔效率 TE = ? ? l?? ?? = (二 ) 實(shí)際塔板數(shù)的確定 PN = TN / TE =，即 87 塊 假設(shè)塔板數(shù)為 N=85 塊塔板，所以在誤差范圍內(nèi)，假設(shè)合理。 由 0 .20 62WLFHFL DHN xxWN D x xNN? ??? ? ? ???? ??? ? ? ? ???? ?? ? ? ? ???? ???精提P精 提＝＝ N得到 N精 =， N提 =，圓整后得到 N精 =48 塊， N提 =39 塊。進(jìn)料在第 49 塊板。 進(jìn)料溫度及壓力的確定 FP = DP +N精 P? =+49=。利用泡點(diǎn)方程試差法 iiPx? = FP 表 322 T201 進(jìn)料溫度基本數(shù)據(jù)表 組分 正丁烷 異戊烷 正戊烷 異己烷 正己烷 i? ,cP Fx 組分 正丁烷 異戊烷 正戊烷 異己烷 正己烷 iiKx? =1 ix iP （ 40℃ ） atm iP （ 60℃ ） atm 22 塔 T301 物料衡算 清晰分割物 料衡算 表 323 T301 清晰分割物料衡算表 確定塔的操作壓力及溫度 組分 正丁烷 異戊烷 正戊烷 異己烷 正己烷 合計(jì) 進(jìn)料 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 塔頂餾出液 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 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 23 (一 ) 確定塔操作壓力 取 T回 =40℃ ，塔頂采用冷凝器，查得 40℃ 下， 塔頂各組分的飽和蒸汽壓 iP ，由 iK = iP / DP以及泡點(diǎn)方程 iiKx? =1 得 P回 = iiPx? 。 表 324 T301 塔頂各組分基本數(shù)據(jù) 所以 ， P回 =，取管線壓力 DLP? = atm， 則 DP =P回 + DLP? =+=，設(shè)塔板數(shù)為 84 塊 DLP? P=, 則 WP = DP +NpDLP? P=+84=。 (二 ) 塔頂塔釜溫度的確定 (1)塔頂溫度 DT 由前可知， DP =，由露點(diǎn)方程 /iiyK?=1 試差，即 1 06iiDyPP??? 。 表 325 T301 塔頂各組分基本數(shù)據(jù) 所以， DT =43℃ 。 (2)塔釜 溫度的確定 由前面計(jì)算知， WP = atm,用泡點(diǎn)方程 /i i wPx P? =1，即 iiPx? = WP 進(jìn)行驗(yàn)證，得組分 正丁烷 異戊烷 正戊烷 iiPx? ix Pi， atm iP ix ,atm 組分 正丁烷 異戊烷 正戊烷 iiyP? iy iP ,atm（ 40℃ ） iP ,atm（ 43℃ ） 24 到表 326。 表 326 T301 塔底各組分基本數(shù)據(jù) 所以 ， wT =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 ? = iP / HP 。 表 327 T301 各組分相對(duì)揮發(fā)度表 由表 327 表，輕關(guān)鍵組分異戊烷 ?平 均 =. Nm = LHWHLDHLlg])xx/()xxlg[(? = ? ? ? ?? ?lg 27 則塔釜正丁烷 W 正丁烷 =1 miNhihhfdw ????????=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 組分 異戊烷 正戊烷 異己烷 正己烷 ix iP ,atm（ 60℃ ） iP ,atm（ 61℃ ） 溫度 組分 正丁烷 異戊烷 正戊烷 異己烷 正己烷 43℃ DH? 61℃ WH? ?平 均 iiPx? 25 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 所以， θ=。由 (31)得到， mR =。 表 329 T301 求適宜的 R 及 N 計(jì)算數(shù)據(jù)表 以 R/Rm為 x 軸， N（ R+1）為 y 軸作圖可得： 組分 進(jìn)料組成 xiF， mol% ij? ??? ?jiFiji x, θ= 正丁烷 異戊烷 正戊烷 異己烷 正己烷 合計(jì) 100 R/Rm R X Y N N（ R+1） 26 圖 33 T301 最小回流比示意圖 由圖 33 得到，當(dāng) R/Rm= 時(shí)， R= 時(shí)， TN = 塊。 全塔效率及確定實(shí)際塔板數(shù) (一 ) 全塔效率 平均溫度 T= + 2wDTT=52℃ 查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》得到各組分粘度如下表： 表 330 T301 各組分粘度表 則由奧康奈爾法： μ=Σμixi= 正戊烷 ? =，則全塔效率 TE = ? ? l?? ?? = (二 ) 實(shí)際塔板數(shù)的確定 PN = TN / TE =，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 0 .20 62WLFHFL DHN xxWN D x xNN? ??? ? ? ???? ??? ? ? ? ???? ?? ? ? ? ???? ???精提P精 提＝＝ N得到 N精 =， N提 =，圓整后得到 N精 =37 塊， N提 =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 ， FP =，利用泡點(diǎn)方程試差法 iiPx? = FP ，求 FT 。 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 異己烷 正己烷 i? ,cP Fx 組分 正丁烷 異戊烷 正戊烷 異戊烷 正己烷 iiPx? 27 經(jīng)過試差得，進(jìn)料溫度 FT =℃ 。 表 332 各塔操作條件匯總表 續(xù)表 Xi 40 60 操作參數(shù) T101 T201 T301 T， ℃ 回流 40 40 40 塔頂 53 45 43 進(jìn)料 80 50 塔釜 122 89 61 P， atm 回流 塔頂 進(jìn)料 塔釜 mR R mN 操作參數(shù) T101 T201 T301 N RN SN 實(shí)際塔板數(shù) pN 28 87 85 精餾段塔板數(shù) N精 12 48 37 提餾段塔板數(shù) N提 1