正戊烷－正己烷混合液篩精餾塔設(shè)計(jì)方案-在線瀏覽
2025-06-13 12:32本頁(yè)面
【正文】 用熱蒸汽間接加熱。進(jìn)料為過(guò)冷液體：q＞1；飽和液體（泡點(diǎn)）：q＝1；氣、液混合物：0＜q＜1；飽和蒸氣（露點(diǎn)）：q＝0；過(guò)熱蒸氣：q＜0。如果實(shí)際操作條件與上述要求不符，是否應(yīng)對(duì)進(jìn)料進(jìn)行加熱或冷卻可依據(jù)下列原則定性判斷：(1) 進(jìn)料預(yù)熱的熱源溫度低于再沸器的熱源溫度，可節(jié)省高溫?zé)嵩磿r(shí)，對(duì)進(jìn)料預(yù)熱有利，但會(huì)增加提餾段的塔板數(shù)； (2) 當(dāng)塔頂冷凝器采用冷凍劑進(jìn)行冷卻，又有比較低的冷量可利用時(shí)，對(duì)進(jìn)料預(yù)冷有利。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外實(shí)際使用的情況，主要塔型是浮閥塔、篩板塔及泡罩塔。對(duì)于一定的生產(chǎn)能力，即餾出量D一定時(shí)，V 的大小取決于回流比。由于回流比的大小不僅影響到所需理論板數(shù)，還影響到加熱蒸汽和冷卻水的消耗量，以及塔板、塔徑、蒸餾釜和冷凝器的結(jié)構(gòu)尺寸的選擇，因此，適宜回流比的選擇是一個(gè)很重要的問(wèn)題。但作為課程設(shè)計(jì)，要進(jìn)行這種核算是困難的，通常根據(jù)下面3 種方法之一來(lái)確定回流比。當(dāng)R= Rmin時(shí)，塔板數(shù)為∞；R＞Rmin后，塔板數(shù)從無(wú)限多減至有限數(shù)；R繼續(xù)增大，塔板數(shù)雖然可以減少，但減少速率變得緩慢。上述考慮的是一般原則，實(shí)際回流比還應(yīng)視具體情況選定。采用熱泵技術(shù)可使塔頂蒸氣溫度提高，提高了溫度的蒸氣再用于加熱釜液，使釜液蒸發(fā)的同時(shí)，塔頂蒸氣冷凝。當(dāng)然，塔頂蒸氣可用作低溫系統(tǒng)的熱源，或通入廢熱鍋爐產(chǎn)生低壓蒸汽，供別處使用。2 精餾塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)任務(wù)和條件 設(shè)計(jì)任務(wù)生產(chǎn)能力（進(jìn)料量） 80000 噸/年操作周期 7200小時(shí)/年進(jìn)料組成 40%（正戊烷質(zhì)量分率）塔頂產(chǎn)品組成 ≥%（正戊烷質(zhì)量分率）塔底產(chǎn)品組成 ≥98%（正己烷質(zhì)量分率） 操作條件料液初溫 20℃ 操作壓力 塔頂4 kpa（表壓） 單板壓降 ≦ 冷卻水溫度 20℃ 飽和水蒸汽壓力 (表壓) 設(shè)備型式 篩板(浮閥)塔 廠址 珠海（壓力：1atm ） 工藝計(jì)算 精餾塔的物料衡算（1） 原料液及塔底 塔頂產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù) 正戊烷的摩爾質(zhì)量……….72 kg/kmol = 正己烷的摩爾質(zhì)量……… 86 kg/kmol 原料組成：塔頂組成： 塔底組成：（2） 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量原料液平均摩爾質(zhì)量 MF=+=塔頂液平均摩爾質(zhì)量 MD=+= kg/kmol塔底液平均摩爾質(zhì)量 MW=+= kg/kmol（3） 物料衡算進(jìn)料量：物料衡算式： 代入數(shù)值解方程組解得 塔板數(shù)的確定 理論層數(shù)NT的確定 正戊烷正己烷屬于理想體系，可采用圖解法求理論板層數(shù)（1）由正戊烷正己烷的汽液平衡數(shù)據(jù)繪出xy圖，如下:表2 各組分的飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系（溫度T/℃）溫度 正戊烷 正己烷 總壓 x y35 101330 40 101330 42 101330 44 101330 46 101330 48 101330 50 101330 52 101330 54 101330 56 101330 58 101330 60 101330 最小回流比的計(jì)算(1)液化比的計(jì)算 , Rm=+=由表可查的組成為XF=，可得平均溫度T=（20+50）/2=35 (kg c)可得液化比q=(Cpt+Rm)/Rm=(q1)= 圖1 q線與氣液平衡關(guān)系圖由圖可得Xq= Yq=故最小回流比為 Rmin/（Rmin+1）=（XdYq)/（XdXq) 得Rmin=。=L + F=+98=(kmol/h)V39。 圖2 圖解法求理論塔板數(shù)精餾段理論板層數(shù)=5層 提餾段理論層數(shù)=8層 實(shí)際板數(shù)的計(jì)算由表根據(jù)內(nèi)插法可得進(jìn)料板溫度 TF=塔頂溫度 TD=塔底溫度 TW=可得塔頂與塔底平均溫度 =表3 正戊烷正己烷粘度與溫度關(guān)系T()正戊烷粘度（）正己烷粘度（）4060=（t）==（t）=故 =+(1)==塔效率== 相對(duì)揮發(fā)度根據(jù)氣液平衡方程 y= ,過(guò)點(diǎn)（ ）可得=，代入=。 堰長(zhǎng)—，故精餾段 提留段 溢流堰高度選用平直堰，堰上液層高度由式=E(計(jì)算可得精餾段 =E(==E(=故 =提留段=E(=E(= 故 = 弓形降液管的寬度和橫截面的計(jì)算圖4 /D和的值與的關(guān)系精餾段 由,查圖得 則,驗(yàn)算液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間：精餾段：提餾段：由,查圖得 則,驗(yàn)算液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間：精餾段：停留時(shí)間，故降液管可使用 降液管底隙高度 計(jì)算公式 取降液管底隙的流速：
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