【正文】 01提餾段各組分?jǐn)?shù)據(jù)組分T=122℃ P=正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計氣相摩爾分?jǐn)?shù)，yi100相對分子質(zhì)量，M氣相平均分子量M平液相質(zhì)量分?jǐn)?shù)，100液相密度，kg/m3/106104104104104103 ①液相密度的計算： 落在普遍化關(guān)系下方，適用于普遍化壓縮因子 = ②氣相密度的計算： 由于T101操作壓力P3atm，需用壓縮因子法求算 壓縮因子Z：=， = 表55 提餾段氣相密度基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計xi，yi100Tc,KPc,MpaWi Tr=，Pr= 查得=， = Z=+= =PM平/ZRT=()/()= ③計算塔徑： 液相摩爾流率：=V+qF= 氣相摩爾流率：== 液相體積流率：=ML/L = 氣相體積流率：=Mg/g= 取HT=450mm： 取Ks=1，K= 則適宜的氣體流通截面上的氣速：un=KKsumax=1= 則空塔氣速：u== 塔徑： 同理可作表56：表56 T101提餾段塔徑HTumaxuD圓整D2HT450500600 塔高的計算 有效段高度 26= 塔釜高度HB ： 取塔釜停留時間為10分鐘 HB=4/πD2=410()/=進(jìn)料段高度HF=，塔頂高度HD=，裙座4m塔高：H= HD+HF+HB++4 (55) H= 塔體設(shè)計 溢流裝置 (1)板上溢流形式的確定 由選擇單溢流 Lh 45m3/h，符合要求?！? t=10℃，所以， (2) 蒸汽用量 (℃)，查得氣化潛熱rB= 。 計算傳熱劑用量 (1)冷卻水用量 取循環(huán)上水為25℃，循環(huán)下水為35℃查得水的CP= kcal/(kg℃)= kJ/(kg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戊烷正己烷4060 經(jīng)過試差得，進(jìn)料溫度=℃ 匯總各塔操作條件如下表332：表332 各塔操作條件匯總表操作參數(shù)T101T201T301T，℃回流404040塔頂534543進(jìn)料8050塔釜1228961P，atm回流塔頂進(jìn)料塔釜RN續(xù)表332操作參數(shù)T101T201T301實際塔板數(shù) 288785精餾段塔板數(shù) 124837提餾段塔板數(shù) 163948第四章 能量衡算 T101能量衡算 焓值計算 查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》得T101 各組分焓值如下表41：表41 T101各組分焓值組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷混合焓值回流40℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%塔頂53℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%進(jìn)料80℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%塔釜122℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m% 熱負(fù)荷的計算 (1)計算冷凝器熱負(fù)荷QC[6] QFQDQCQVQL圖41 冷凝器熱負(fù)荷計算圖 冷凝器為泡點(diǎn)回流，由物料平衡得： Qc=（R+1）D（HVhL） =(＋1)(－) = () (2)計算再沸器熱負(fù)荷QB QFQWQBQDQCQLQV圖42 再沸器熱負(fù)荷計算圖 由全塔熱量衡算式： QF+QL+QB=QV+QW+Q’，即：FHF+DRHLD+QB=D（R+1）HV +WHW+Qˊ，其中QL=5%max(QB，QC)，假設(shè) QL= 則：QB=[(R+1)DHV+WHVFHFDRhL ]/ =[(202913+1)+－4681－]/ = 由于QBQC，所以假設(shè)成立。 由 得到 =，=，圓整后得到=37塊，=48塊，進(jìn)料在第38塊。由(31)得，=，計算得到下表329：表329 T301求適宜的R及N計算數(shù)據(jù)表R/RmRXYNN（R+1） 以R/Rm為x軸，N（R+1）為y軸作圖可得圖33：圖33 T301最小回流比示意圖 由圖33得到，當(dāng)R/Rm=，R=，=。 驗證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= /，得到下表327：表327 T301各組分相對揮發(fā)度表溫度組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷43℃61℃ 由表327表，輕關(guān)鍵組分異戊烷=.Nm==則塔釜正丁烷W正丁烷==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。 塔頂塔釜溫度的確定 (1)塔頂溫度 由前可知=，由露點(diǎn)方程=1試差，即，得下表325：表325 T301塔頂各組分基本數(shù)據(jù)組分正丁烷異戊烷正戊烷（40℃）（43℃） 所以，=43℃。其中由《化學(xué)化工物性手冊》查得下表322：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（40℃）（60℃）atm 由表格數(shù)據(jù)試差得，=50℃。 進(jìn)料溫度及壓力的確定 =+=+49=。 由 得到 =，=，圓整后得=48塊，=39塊。 確定最適宜的回流比 由公式(32)、(33)計算，取飽和液相進(jìn)料，進(jìn)行θ試差，得到下表319：表319 T201確定θ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表組分進(jìn)料組成XiF，mol%θ=正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計 所以，θ=，代入式(33)，計算得=,可得下表320:表320 T201求適宜的R及N計算數(shù)據(jù)表R/RmRXYNN（R+1）圖32 T201最小回流比示意圖 當(dāng)R/Rm=，R=， =。表317 T201塔底溫度基本數(shù)據(jù)組分異己烷正己烷（87℃）（89℃） 所以，=89℃。 計算塔頂、塔底溫度 (1)塔頂溫度 由前可知，=,應(yīng)用露點(diǎn)方程=1試差，其中，=/，查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》得下表316：表316 T201塔頂溫度基本數(shù)據(jù)組分丁烷異戊烷戊烷異己烷己烷合計（50℃）（45℃） 所以，=45℃。 塔T201物料衡算 塔T201清晰分割物料衡算 清晰分割，可得下表35：表314 T201清晰分割物料平衡表組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計進(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續(xù)表314組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計塔頂餾出液質(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% 確定塔的操作壓力及溫度 確定塔的操作壓力 取=40℃，塔頂采用冷凝器，查得40℃下，塔頂各組分的飽和蒸汽壓，由=/P以及泡點(diǎn)方程=1得=。利用泡點(diǎn)方程試差法=，求。所以=12，=16，進(jìn)料位置在第17塊板。 全塔效率及確定實際塔板數(shù) 全塔效率 平均溫度T==(53+122)/2=℃ 查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》得到各組分粘度[4]如下表312：表312 T201各組分粘度表組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷uxif 則由奧康奈爾法：μ=Σμixi= 正戊烷=，則全塔效率== 實際塔板數(shù)的確定 =/=，即28塊 假設(shè)塔板數(shù)為N=26塊塔板，所以在誤差范圍內(nèi)，假設(shè)合理。 確定最小回流比 由Underwood[3]公式： (32) (33) 取飽和液相進(jìn)料q=1，由式（32）來試算θ的值，示例列于表311：表310 T101確定θ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表組分進(jìn)料組成，mol%θ=丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計 由表311得到，當(dāng)θ=，將θ=（33），計算得=。T101組分揮發(fā)度如下表39：表39 T101各組分相對揮發(fā)度表溫度組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷53℃122℃ 由表39可知，輕關(guān)鍵組分正丁烷的=。計算結(jié)果如下表38：表38 T101塔底各組分基本數(shù)據(jù)組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷123℃122℃ 所以，=122℃。表37 T101塔頂溫度基本數(shù)據(jù)溫度組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷50℃53℃ 所以，塔頂溫度取53℃。 計算塔頂、塔底溫度 (1) 求塔頂溫度 由前計算可知，露點(diǎn)方程=1試差求得，其中，= /。管線壓力=。設(shè)回收率均為99%，假設(shè)清晰分割，可得下表35：表35 T101清晰分割物料衡算表組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計進(jìn)料質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%100摩爾流量km