年產(chǎn)68萬噸異丙醇裝置丙烯精制工段工藝設(shè)計(jì)脫乙烷塔部分(參考版)
2025-06-30 09:12本頁面
【正文】 丙烯塔：， MPa， MPa；塔頂溫度38℃，進(jìn)料溫度44℃，塔釜溫度52℃，回流溫度35℃，回流比10，塔板數(shù)150塊，第229塊板為進(jìn)料板。本次設(shè)計(jì)所得的主要工藝條件如下?！芚iHi==105 kcal/h丙烯塔冷凝器的熱負(fù)荷：QC＝QV－QR－QD＝106 －105＝105kcal/h＝105 =105kJ/h 結(jié) 論本設(shè)計(jì)首先根據(jù)原料的性質(zhì)和分離要求確定生產(chǎn)流程，然后進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)計(jì)算和圖紙繪制?！芚iHi=10=106 kcal/hQ0 取QB的10％。∑XiHi=（10+1） = 106kcal/h3. 釜液帶出的熱量QW的計(jì)算物料為飽和液體，溫度為52℃， kmol/h ；表58 釜液帶出的熱量過程計(jì)算組 分Xi（mol%）Hi（kcal/kmol）XiHiC3=C3oiC4o∑100QW = W∑XiHi==104 kcal/h脫乙烷塔冷凝器的熱負(fù)荷：QC＝QV－QR－QD＝105 105 －104 ＝104＝104 =104 kJ/h丙烯塔熱量衡算示意圖見下圖圖52 丙烯塔熱量衡算示意圖熱量衡算式為：QF＋QB＋QR＝QV＋QW＋Q0QB＝QV＋QW＋Q0 －QF －QRQB—再沸器的熱負(fù)荷kcal/hQF—進(jìn)料帶入的熱量kcal/hQV—塔頂蒸氣帶出的熱量kcal/hQR—回流液帶入的熱量kcal/hQW—釜液帶出的熱量kcal/hQ0—向環(huán)境散失的熱量（取再沸器帶入熱量的10％）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脫乙烷塔底的物料進(jìn)入丙烯塔，進(jìn)料溫度為44℃，進(jìn)料 kmol/h 表56 進(jìn)料帶入的熱量過程計(jì)算組 分Xi（mol%）Hi（kcal/kmol）XiHiC2C3=C3oiC4o∑100QF = F∑XiHi=18=105 kcal/hQ0 取QB的10％。∑XiHi=（18+1）=105 kcal/h3. 乙烷塔塔底釜液帶出熱量QW的計(jì)算物料為飽和液體，溫度為86℃， kmol/h 表53 乙烷塔塔底釜液帶出熱量過程計(jì)算組 分Xi（mol%）Hi（kcal/kmol）XiHi乙烷3268丙烯3354丙烷異丁烷合計(jì)100QW = W1. 進(jìn)料帶入的熱量QF的計(jì)算進(jìn)料狀態(tài)為飽和液體，進(jìn)料溫度為86℃，進(jìn)料量為 kmol/h表51 進(jìn)料帶入的熱量Q過程計(jì)算組 分Xi（mol%）Hi （kcal/kmol）XiHi乙烷3268丙烯3354丙烷異丁烷合計(jì)100QF = F表411 丙烯塔塔板數(shù)計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目最 小回流比實(shí) 際回流比最少理論板數(shù)理論板數(shù)實(shí)際板數(shù)全塔效率進(jìn)料位置數(shù)值109015060%第27和29塊板 5 熱量衡算 脫乙烷塔熱量衡算熱量衡算示意圖見下圖。將相關(guān)條件帶入方程可得：=[()()()2]=()=n/m=（或n/m=（） =）將n=n+m=Np=150解方程可得：精餾段塔板數(shù)n=提餾段塔板數(shù)m=進(jìn)料口取二個(gè)，分別是由上向下數(shù)的第27塊和第29塊板上。把相關(guān)條件帶入方程可得丙烯塔的實(shí)際塔板數(shù)Np=N/=90/=150取丙烯塔的實(shí)際塔板數(shù)為150塊。 實(shí)際塔板數(shù)的確定1．確定塔板效率全塔效率由下式計(jì)算。 Rmin＝ R=() Rmin= =不同實(shí)際回流比下的理論板數(shù)計(jì)算結(jié)果如下表。Rmin計(jì)算過程詳見下表。計(jì)算結(jié)果詳見下表。＞＞。1．確定相對(duì)揮發(fā)度由pTk圖查得液相各組分的平衡常數(shù)，選取丙烷組分為基準(zhǔn)組分j，計(jì)算相對(duì)揮發(fā)度，詳見下表。 脫乙烷塔塔板數(shù)計(jì)算結(jié)果匯總脫乙烷塔塔板數(shù)計(jì)算結(jié)果見下表。把相關(guān)條件帶入方程可得乙烷塔的實(shí)際塔板數(shù)Np=N/=取脫乙烷塔的實(shí)際塔板數(shù)為Np=29塊 實(shí)際進(jìn)料位置的確定由于進(jìn)料是泡點(diǎn)的液體，故可用寇克勃列特經(jīng)驗(yàn)公式（與下式不同的是公式中的xlW與xhD換成與）或按以下兩式經(jīng)驗(yàn)公式估算及 式中 n——精餾段塔板數(shù)；m——提餾段塔板數(shù)；W——塔底釜液的流量，kmol/h；D——塔頂餾出液的流量，kmol/h；xhF ——料液中重關(guān)鍵組分的組成，mol%；xlF——料液中輕關(guān)鍵組分的組成，mol%；xlW——釜液中輕關(guān)鍵組分的組成，mol%；xhD——餾出液中重關(guān)鍵組分的組成，mol%；NP——實(shí)際塔板數(shù)。計(jì)算塔頂與塔底平均溫度t=(tD+tW)/2=(39+86)/2=℃由參考資料[12]P264,P268,℃各組分粘度得：表44 各組分粘度組分xFi(mPas)xFi (mPas)乙烷丙烯丙烷異丁烷∑1Et=() Et=() =() ==%%而在60%左右，所以全塔效率取61%2．實(shí)際塔板數(shù)的確定實(shí)際塔板數(shù)由下式計(jì)算。取R=18，則=()/19=查吉利蘭關(guān)聯(lián)圖得 =則N=(N +2)= N+得理論塔板數(shù)為N= 實(shí)際塔板數(shù)的確定1．全塔效率全塔效率由下式計(jì)算。式中 ——輕關(guān)鍵組分l、重關(guān)鍵組分h之間的相對(duì)揮發(fā)度，取塔頂、塔底的平均值；xl、xh——輕關(guān)鍵組分l、重關(guān)鍵組分h的摩爾分?jǐn)?shù)；下標(biāo)D、W——塔頂、塔底。Rmin計(jì)算過程詳見下表。通過試差法計(jì)算值。表41 相對(duì)揮發(fā)度計(jì)算組成塔頂，T =39℃，P＝塔底，T =86℃，P＝kiki乙烷丙烯丙烷異丁烷2．θ值計(jì)算根據(jù)＞＞，輕關(guān)鍵組分的=，重關(guān)鍵組分的=。 （A） （B）式中 xFi——組分i在進(jìn)料中的摩爾分?jǐn)?shù)；——組分i對(duì)基準(zhǔn)組分j的相對(duì)揮發(fā)度，取塔頂、塔釜條件下的平均值；q——原料的液化分率（飽和液相進(jìn)料q=1）；——方程（A）的根，且＞＞；xDi——組分在塔頂產(chǎn)品中的摩爾分?jǐn)?shù)；Rmin——最小回流比。 丙烯塔操作條件匯總 表310 丙烯塔操作條件匯總表項(xiàng)目塔頂進(jìn)料塔釜回流壓力（mpa）溫度（℃）38445235 4 脫乙烷塔和丙烯塔塔板數(shù)的確定 脫乙烷塔塔板數(shù)的計(jì)算 最小回流比的計(jì)算采用恩德伍德（underwood）法計(jì)算最小回流比。 進(jìn)料溫度的計(jì)算乙烷塔底的飽和液體靠自壓進(jìn)入丙烯塔，故丙烯塔為飽和液體進(jìn)料，溫度采用泡點(diǎn)方程計(jì)算。 計(jì)算過程及計(jì)算結(jié)果列表如下 塔頂溫度的計(jì)算表37 塔頂壓力下不同溫度的平衡常數(shù)計(jì)算過程及結(jié)果組分P=,設(shè)T=38℃P=,設(shè)T=40℃乙烷丙烯丙烷合計(jì)當(dāng)塔頂溫度為38℃時(shí)，平衡液相組成之和=≈1，故塔頂溫度為38℃。，則塔頂壓力P頂＝；，則塔釜壓力P底＝；進(jìn)料口壓力取塔頂壓力和塔釜壓力的平均值故設(shè)進(jìn)料壓力P進(jìn)＝。根據(jù)冷凝液的泡點(diǎn)，假設(shè)回流罐的壓力，由pTk圖查得液相各組分的平衡常數(shù)計(jì)算過程及結(jié)果列表如下。丙烯塔頂?shù)睦淠鳛槿?，則回流罐中冷凝液的溫度為泡點(diǎn)，因此采用泡點(diǎn)方程計(jì)算回流罐的壓力。 計(jì)算
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