【正文】 J/h 再沸器熱負(fù)荷 的計算 物料為飽和液體，溫度為 35℃，壓力 為 ，物料量為 20 kg/h；（ R=20） 組 分 Xi（ mol%） Hi(kcal/kg) XiHi 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 論文 27 C2 93 C3= 93 ∑ 93 ※此列數(shù)據(jù)見表 5 RQ = R∑ XHii= 20 93= 610? kcal/h= 610? kJ/h QO 取 QB 的 10％。 ∴ BQ ＝ QV ＋ WQ － QF － RQ 則再沸器的熱負(fù)荷： BQ ＝ 610? kcal/h＝ 610? kJ/h 脫乙烷塔冷凝器熱負(fù)荷的計算 選圖 3中 1框作為計算冷凝器熱負(fù)荷的范圍： 熱量衡算式為： VQ ＝ QC ＋ RQ ＋ QD QC — 冷凝器 的熱負(fù)荷 kcal/h VQ — 塔頂蒸氣帶入 11范圍的熱量 kcal/h RQ — 回流液帶出 1 框的熱量 kcal/h QD — 塔頂產(chǎn)品帶出 1框的熱量 kcal/h 基準(zhǔn)狀態(tài)：選－ 129℃飽和液體，即在此溫度下飽和液體的焓 H－ 129℃＝ 0 冷凝器熱負(fù)荷 的計算 物料為飽和氣體，溫度為 35℃，壓力為 ，物料量為 ； 組 分 Xi（ mol%）※ Hi(kcal/kg) XiHi C2 168 C3= 168 ∑ 168 此列數(shù)據(jù)見表 3 QD =D∑ XiHi= 168= 510? kcal/h 脫乙烷塔冷凝器的熱負(fù)荷： QC ＝ VQ － QR － QD ＝ 610? kcal/h＝ 610? kJ/h 丙烯塔熱量衡算示意圖見圖 4 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 論文 28 圖 4 丙烯塔熱量衡算示意圖 再沸器熱負(fù)荷的范圍 選圖 4中 2框作為計算再沸器熱負(fù)荷的范圍： 熱量衡算式為： FQ ＋ BQ ＋ RQ ＝ VQ ＋ WQ ＋ OQ BQ ＝ VQ ＋ WQ ＋ OQ － FQ － RQ BQ — 再沸器的熱負(fù)荷 kJ/h FQ — 進料帶入的熱量 kJ/h VQ — 塔頂蒸氣帶出的熱量 kJ/h RQ — 回流液帶入的熱量 kJ/h WQ — 釜液液帶出的熱量 610? OQ — 向環(huán)境散失的熱量（取再沸器帶入熱量的 10％） kJ/h 基準(zhǔn)狀態(tài)：選－ 129℃飽和液體，即在此溫度下飽和液體的焓 H－ 129℃＝ 0 進料熱負(fù)荷 QF 的計算 脫乙烷塔底的物料直接進入丙烯塔，進料溫度為 46℃，進料壓力為 ，1 2 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 論文 29 進料量為 kg/h 組 分 Xi（ mol%） ※ Hi(kcal/kg) XiHi C2 102 C3= 102 C3o 42 iC4o 92 ∑ 100 ※此列數(shù)據(jù)見表 4 FQ = F∑ XiHi= = 610? kcal/h= 710? kJ/h 塔頂熱負(fù)荷 的計算 物料為飽和氣體，溫度為 41℃，壓力為 ，物料量為 （ R+1） kg/h；R＝ 21 組 分 Xi（ mol%） Hi(kcal/kg) XiHi C2 179 C3= 179 C3o 113 ∑ VQ = V∑ XiHi=21 = 710? kcal/h= 810? kJ/h 塔底熱負(fù)荷 的計算 物料為飽和液體，溫度為 54℃，壓力為 ，物料量為 kg/h； 表 40 組 分 Xi（ mol%） Hi(kcal/kg) XiHi C3= 103 C3o 102 iC4 97 ∑ 100 WQ = W∑ XiHi= = 610? kcal/h= 610? kJ/h 回流罐熱負(fù)荷 的計算 物料為飽和液體，溫度為 40℃，壓力為 ，物料量為 21 ；（ R=21） 組 分 Xi（ mol%） Hi(kcal/kg) XiHi C2 95 C3= 95 C3o 26 iC4 RQ =R∑ ∑ XiHi=21 = 710? kcal/h= 810? kJ/h 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 論文 30 OQ 取 BQ 的 10％。 ∴ BQ ＝ VQ ＋ WQ － FQ － RQ 則丙烯塔再沸器的熱負(fù)荷： BQ ＝ 710? kcal/h＝ 810? kJ/h 丙烯塔冷凝器熱負(fù)荷的計算 選圖 4中 1框作為計算冷凝器熱負(fù)荷的范圍： 熱量衡算式為： VQ ＝ CQ ＋ RQ ＋ DQ CQ — 冷凝器的熱負(fù)荷 kJ/h VQ — 塔頂蒸氣帶入 1框 范圍的熱量 kJ/h RQ — 回流液帶出 1 框的熱量 kJ/h DQ — 塔頂產(chǎn)品帶出 1框的熱量 kJ/h 基準(zhǔn)狀 態(tài)：選－ 129℃飽和液體，即在此溫度下飽和液體的焓 H－ 129℃＝ 0 冷凝器熱負(fù)荷 的計算 物料為飽和氣體，溫度為 40℃，壓力為 ，物料量為 ； 組 分 Xi（ mol%） Hi(kcal/kg) XiHi C2 178 C3= 178 C3o 111 ∑ DQ =D∑ XiHi= = 610? kcal/h= 710? kJ/h 丙烯塔冷凝器的熱負(fù)荷： CQ ＝ VQ － RQ － DQ ＝ 710? kcaL/h= 710? kJ/h 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 論文 32 第 6 章 脫乙烷 塔工藝尺寸確定 塔徑的確定 計算塔內(nèi)氣、液相密度 計算液體密度 對于液體混合物，其密度可由下式計算。 ??? ni iwiL x11 ?? 式中 L? —— 液體混合物的平均密度， kg/m3； ? i—— 液體混合物中純 i組分的密度， kg/m3； wix —— 液體混合物中 i組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 1．塔頂液體 密度 塔頂溫度為 47℃ 。 查得 51℃ 時各純組分液體密度，計算結(jié)果如下表。 組分 Wt% ? i (kg/m3) iwix? C2 C3= 452 ∑ 注：第二列數(shù)據(jù)見表 4。 ?L?1 L? =2．塔底液體密度 塔底溫度為 78℃ 。查得 78℃ 時各純組分液體密度，計算結(jié)果如下表。 組分 Wt% ? i (kg/m3) iwix? C2 0 0 C3= 370 C3o 380 iC4 480 ∑ 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 論文 33 注：第二列數(shù)據(jù)見表 4。 39。1L?= 則 39。L? = kg/m3 計算氣體密度 對于氣體混合物，其密度可由下式計算。 V MPZRT? ? 式中 V? —— 氣體混合物的平均密度， kg/m3； P —— 氣體的壓力， kPa； M—— 氣體的平均摩爾質(zhì)量， kg/kmol； R—— 通用氣體常數(shù)， R = (kmol K)； T—— 氣體的溫度， K； Z—— 壓縮系數(shù)，根據(jù)對比溫度 Tr 及對比壓力 Pr查圖求取。 ?? Ciir PyPP ?? Ciir TyTT 式中 PC i —— 臨界壓力， kPa； TCi—— 臨界溫度， K； yi—— 氣體混合物中 i組分的摩爾分?jǐn)?shù)。 1．塔頂氣體密度 塔頂溫度為 47℃ ，壓力為 ，查得各純組分的 PCi 、 TCi，計算結(jié)果如下表。 組分 yi(mol%) TCi (K) PCi(MPa) yi TCi yi PCi Mi(kg/kmol) yi Mi C2 C3= ∑ 注：第二列數(shù)據(jù)見表 4。 72 ?? 00 9 27 347 ???Tr 根據(jù) Tr及 Pr查圖得： Z= 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 論文 34 ? ? 3 ???? ???v? kg/m3 2．塔底氣體密度 塔底溫度為 78℃ ，壓力為 MPa，查得各純組分的 PCi 、 TCi，計算結(jié)果如下表。 組分 yi(mol%) TCi (K) PCi(MPa) yi TCi yi PCi Mi(kg/kmol) yi Mi C2 30 C3= 42 C3o 44 iC4 58 ∑ 注：第二列數(shù)據(jù)見表 4。 ?? 27378 ???Tr 根據(jù) Tr及 Pr查圖得： Z= ? ? 3 ???? ???v? kg/m3 塔內(nèi)氣、液相密度計算結(jié)果匯總 塔頂與塔底氣、液相密度數(shù)據(jù)見表 47。 表 12 塔頂與塔底氣、液相密度數(shù)據(jù)表 項目 氣相密度 V? ( kg/m3) 液相密度 L? ( kg/m3) 塔頂 塔底 計算氣、液相負(fù)荷 1．精餾段氣、液相負(fù)荷 氣相流量 V=（ R+1） D=（ 20 + 1） =液相流量 L=RD=20 =換算成質(zhì)量流量： V= =L= =換算成體積流量： 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 論文 35 ??V hm/3 = sm/3 smhmL /33 ??? 2．提餾段氣、液相負(fù)荷 進料狀態(tài)為飽和液體，因此 q=1 氣相流量 39。V =V=液相 流量 39。L =L+qF=L+F=+= kmol/h 換算成質(zhì)量流量： 39。V = =39。L = =換算成體積流量： hmV / 9939。 3?? = sm/3 333 7 6 7 6 .2 1 1 0 0 .9 7 / 0 .0 3 /3 7 3 .1 3 4 3L m h m s? ? ? ? 3．塔內(nèi)氣液兩相負(fù)荷計算結(jié)果匯總 氣液兩相負(fù)荷見表 48。 表 13 塔內(nèi)氣液兩相負(fù)荷 項目 氣相負(fù)荷 液相負(fù)荷 m3/h m3/s m3/h m3/s 精餾段 0..073 提餾段 塔徑的估算 最大允許氣速 取板間距 HT=，取板上液層高度 hL= HT－ hL=－ = 1．計算液相表面張力 ?? iix?? 式中 ? —— 液體表面張力， mN /m。 精餾段 塔頂溫度為 47℃ ，查得 47℃ 時各純組分液體表面張力，計算結(jié)果如下表。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 論文 36 組分 wt% i? (dyn /cm) iix? C2 / / C3= ∑ ? = mN /m 提餾段 塔底溫度為 78℃ ，查得 78℃ 時各純組分液體表面張力，計算結(jié)果如下表。 組分 wt% i? (dyn /cm) iix? C2 / / C3= ∑ ? = /cm 2．計算負(fù)荷因子 C 精餾段 計算史密斯關(guān)聯(lián)圖橫坐標(biāo) 707 ????VLVL ?? 查取史 密斯關(guān)聯(lián)圖得： 20C = 20 ）（ ??? CC = 202 8 6 ?????????? 6 提餾段 計算史密斯關(guān)聯(lián)圖橫坐標(biāo) ????VLVL ?? 查取史密斯關(guān)聯(lián)圖得： C20= C = ???????? 3．計算最大允許氣速 umax 精餾段 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 論文 37 ??????VLm a c VCu ? ?? m/s 提餾段 a x ????u m/s 初估塔徑 D 精餾段 適宜空塔氣速 u=（ ～ ） umax，取 u= 所以 u= = ????? uVD ? m 提餾段 取 u= 所以 39。u = = 39。 ????D m 由計算結(jié)果可知 提餾段氣相負(fù)荷較大，故塔板設(shè)計以提餾段 為準(zhǔn)， 塔徑為 米 。 計算實際空塔氣速 實‘u = 浮閥塔板結(jié)構(gòu)尺寸確定 塔板布置 1．浮閥型式 選擇 F1 型重閥，閥重 33g，閥孔直徑 Φ39mm ，閥片直徑 Φ48mm ，浮閥最大開度為 ，最小開度為 。 2．溢流型式 由于塔直徑 小 于 ，所以采用 單 溢流塔板，查閱資料得 單 溢流型塔板結(jié)構(gòu)參 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 論文 38 數(shù)見表 51。 表 14 單 溢流型塔板結(jié)構(gòu)參數(shù) 塔徑 D mm 塔截面積 AT/m2 板 間距HT/mm 弓形降液管 降液管截面積 Af / m2 Af /AT lW /D 堰長 lW mm 寬度 Wd mm 2200 450 1320 242 確定用 3