【正文】 河南城建學(xué)院專(zhuān)科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 塔設(shè)備計(jì)算 23 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 操作壓力計(jì)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(jìn)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(jì)算 依據(jù)操作壓力計(jì)算操作溫度，結(jié)果如下： 塔頂溫度： 0 80t ? ℃ 進(jìn)料板溫度： ? ℃ 精餾段平均溫度： 8 0 1 1 0 .5 9 5 .2 52mt ???℃ 平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算 塔頂平均摩爾質(zhì)量的計(jì)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(jì)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(hào) 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? 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(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 氣相，液相分率計(jì)算 ： 河南城建學(xué)院專(zhuān)科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 塔設(shè)備計(jì)算 24 方法同計(jì)算塔頂?shù)姆致史椒?，?jì)算結(jié)果如下表 ： 序號(hào) 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? /( / )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 ： 1 1 1 /2mVM k g k m ol??? 78 .0 4 76 .9 4 77 .4 9 /2mLM k g k m ol??? 平均密度計(jì)算 氣液平均密度計(jì)算 ： 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即 ： 1miLia???? 塔頂液相平均密度的計(jì)算 ： 由 0 80t ? ℃ 查手冊(cè)得： 序號(hào) 1 2 3 4 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? 3/( / )kg m? ? ? 31 7 1 2 . 5 /0 . 9 9 9 1 0 . 0 0 0 97 1 2 . 5 7 2 2 2 . 5L D M k g m? ??? 進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算： 河南城建學(xué)院專(zhuān)科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 塔設(shè)備計(jì)算 25
。 計(jì)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(jì)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(jì)算 minN ，即 ： m i n0 . 9 9 3 0 . 6 1 7[ ( ) ( ) ] [ ( ) ( ) ]0 . 0 0 0 2 0 . 0 21 1 1 0 . 7 21 4 . 4 85 . 8 2hLg D w gwhLg ih gxxl lxxNl l?? ? ? ? ? 理論板層數(shù) ： m in 1. 02 0. 68 0. 16 81 1. 02 1RRR? ????? 由吉利蘭圖 [2]查得 m in 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)。則查得各物質(zhì)相對(duì)揮發(fā)度及相對(duì)分子量如下表 ： 經(jīng)單位換算結(jié)果亦如下表： 序號(hào) 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? /( / )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。 則 5 分鐘內(nèi)共流過(guò)氣相苯的體積為：1 315 22 .4 89 5. 5 10 0. 29 61000DVm? ? ? ? ? 其余各組分計(jì)算結(jié)果亦如下表： 序 號(hào) 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? 3/DiVm 3/WiVm 所以 5 分鐘流過(guò)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(jì)算 由 222 .4 4 .5 2 1 644SD??? ? ? ?2m 則閃蒸塔塔高為： S? ? ?m 純苯塔的計(jì)算 回流比的計(jì)算 對(duì)于純苯塔進(jìn)料，出料流量及組成如下： 河南城建學(xué)院專(zhuān)科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 塔設(shè)備計(jì)算 21 序號(hào) 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? /(/ )iF t h /(/ )iD t h 0 0 /( / )iW t h 純苯塔塔頂溫度 80 ? ℃ 。 塔頂產(chǎn)品中二甲苯流量為： 0 . 5 3 0 2 0 . 2 8 8 0 0 . 9 9 0 . 1 5 1 2LD ? ? ? ?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?jiān)髁繛椋? 0 . 5 3 0 2 0 . 7 0 0 5 0 . 0 0 8 0 . 0 0 3 0hD ? ? ? ?t / h 塔底產(chǎn)品中溶劑油及渣： 0 . 5 3 0 2 0 . 7 0 0 5 0 . 0 0 3 0 0 . 3 6 8 4h 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(jì)算可得： ( ) 10 0. ?? ( ) 0. 00 hDW ?? 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式 ： ( ) ( ) ( ) ( )g L g h g i g hg Lh g hh g ih g hhD D D Dl l l lW W W Wl a l a l a l a???得 ： ( ) ( ) 100 .8 8 g L g h ggg Lh g hh gDDll llWWl a l a l? ???? 對(duì)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(jì)算結(jié)果亦列于下表： 以甲苯為例 ， 計(jì)算如下： DW甲 苯（ ） = F 甲苯 =D 甲苯 +W 甲苯 =? = /th 河南城建學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì) 物料衡算 18 聯(lián)立上式解得 ： D= /th 1 10 /W t h??? 序號(hào) 1 2 3 ? 組分 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? /(/ )iF t h iha 1 ( / )jDW /(/ )iD t h DiX /( / )iW t h 10?? WiX 0 河南城建學(xué)院專(zhuān)科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 塔設(shè)備計(jì)算 19 5 能量衡算 因數(shù)據(jù)不全無(wú)法計(jì)算 。 塔頂 產(chǎn)品中甲苯流量為： 1 . 3 1 2 5 0 . 5 8 4 0 0 . 9 9 2 0 . 7 6 0 4 /LD t h? ? ? ? 塔底產(chǎn)品中甲苯流量為： 1 . 3 1 2 5 0 . 5 8 4 0 . 7 6 0 4 0 . 0 0 6 1 /L L LW F D t h? ? ? ? ? ? 塔頂產(chǎn)品中二甲苯流量為： 1 . 3 1 2 5 0 . 1 1 7 0 . 0 0 6 0 . 0 0 0 9 /hD t h? ? ? ? 塔底產(chǎn)品中二甲苯流量為： 1 . 3 1 2 5 0 . 1 1 7 0 . 0 0 0 9 0 . 1 5 2 7 /h 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)品中的組成由上面計(jì)算可得： ()LDW = ? ( ) 0. 00 ?? 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式 ( ) ( ) ( ) ( )g L g h g i g hg Lh g hh g ih g hhD D D Dl l l lW W W Wl a l a l a l a???得 ： ( ) ( ) 1 2 4 .6 6 0 .0 0 5 9 1 1 .9 5 45 .2 9 2 .3g L g h ggg Lh g h h g gDDll llWWl a l a l l? ????? 1( ) 11 .9 54 ( 11 .7 3 2. 3 ) 0. 00 59 6. 23g g g gDl l l lW ? ? ? ? 則1()DW= 河南城建學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì) 物料衡算 16 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(jì)算結(jié)果亦列于下表： 下面 以苯為例 ， 計(jì)算如下： ()DW 苯 = F 苯 =D 苯 +W 苯 =? = 則 D= /th 10 /W t h??? 序號(hào) 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? /(/ )iF t h iha 1 ( / )jDW 10?? /(/ )iD t h 0 Dia 0 /( / )iW t h 10?? WiX 0 二甲苯塔物料衡算 二甲苯 塔 在 145℃ 時(shí)各組分相對(duì)揮發(fā)度如下表： 序號(hào) 1 2 3 組分 甲苯 二甲苯 溶 劑油及殘?jiān)? 平均相對(duì)揮發(fā)度iha 1 即 ： 二甲苯塔進(jìn)料組成相關(guān)數(shù)據(jù)如下表： 序號(hào) 1 2 3 ? 組分 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘?jiān)? /(/ )iF t h 河南城建學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)