【正文】 或熱敏性物質(zhì)不能承受的情況。加壓精餾：對(duì)常溫常壓下為氣體的物系(如空氣)進(jìn)行精餾分離，可采用加壓精餾以提高混合物的沸點(diǎn)。經(jīng)驗(yàn)法又稱啟發(fā)法，它憑借在分離過程和工程領(lǐng)域長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)所歸納出來的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，對(duì)具體的問題進(jìn)行定性的分析而確定分離順序的方法。(1)按相對(duì)揮發(fā)度遞減的順序逐個(gè)從塔頂分離出各種組分。(3)應(yīng)使各個(gè)塔的餾出液的摩爾數(shù)與釜液的摩爾數(shù)盡量接近。(5)進(jìn)料中含量很高的組分盡量提前分出上述五條規(guī)則在實(shí)際應(yīng)用中常常是相互矛盾的，根據(jù)某些規(guī)則導(dǎo)出一個(gè)塔序，而從另外 規(guī)則又導(dǎo)出不同的塔序。所以上述方法的真正作用是在于減少需要評(píng)比的不同方案的數(shù)目，因?yàn)橛泻芏嗨?，由?jīng)驗(yàn)法已可以確定是不可取的，大大縮小了評(píng)比的范圍。 產(chǎn)品性能用途 液化氣產(chǎn)品 高壓或低溫液化的石油氣，是由丙烷、正丁烷、異丁烷及少量的乙烷、不飽和烴等組成；具有污染少、發(fā)熱量高、壓力穩(wěn)定、儲(chǔ)存設(shè)備簡(jiǎn)單、供應(yīng)方式靈活等特點(diǎn)。 異戊烷 中文名稱2，2甲基丁烷。生產(chǎn)方法：石油煉廠和石油化工廠的副產(chǎn)品。此外工戊烷在氯化鋁或氯化氫存在下經(jīng)異構(gòu)化也可生成異戊烷。 正戊烷 無色液體，具有微弱的薄荷香味；極易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物；遇明火、高熱極易燃燒爆炸。生產(chǎn)方法：生產(chǎn)方法由石油裂解產(chǎn)物分離而得。大慶原油的汽油餾分中正戊烷約占8%勝利原油的碳五餾分中正戊烷約占3%通過戊烷分離塔或分子篩分離可得正戊烷和異戊烷。 產(chǎn)品用途：在三氯化鋁存在下，經(jīng)異構(gòu)化可制備異戊烷；也用作萃取溶劑，聚苯乙烯理想的發(fā)泡劑，液態(tài)空氣機(jī)的潤(rùn)滑劑；用于低溫溫度計(jì)，制人造冰，麻醉劑，以及合成戊醇等。極易揮發(fā)著火，極易燃易爆其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物。與氧化劑接觸發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)甚至引起燃燒。 產(chǎn)品用途：正己烷的主要作溶劑、如丙烯等烯烴聚合時(shí)的溶劑、食用植物油的提取劑、橡膠和涂料的溶劑以及顏料液化氣的使用涉及有色金屬冶煉、窯爐培燒、汽車燃料、居民生活等領(lǐng)域。液化石油氣被加熱氣化后可以方便地引入冶煉爐燃燒。 生產(chǎn)現(xiàn)狀 目前，國(guó)內(nèi)戊烷生產(chǎn)技術(shù)主要來自于天津大學(xué)和北京化工研究院。從直餾汽油、天然氣凝析油、加氫裂化尾油、重整汽油中經(jīng)分餾獲得的C5餾分，以戊烷分離塔和異戊烷塔高效精餾分離而得到正戊烷和異戊烷產(chǎn)品居主導(dǎo)地位。 發(fā)展前景目前，世界上一些發(fā)達(dá)國(guó)家所使用的清潔燃料還是以天然氣 、液化石油氣及柴油為主。在當(dāng)今世界能源供應(yīng)日趨緊張的形勢(shì)下，將其作為普通燃料燒掉是對(duì)有限資源的浪費(fèi)。將輕烴作為替代燃料可解決我國(guó)石油資源短缺，將緩解石油供需矛盾，加快我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化，加強(qiáng)資源綜合利用，有效的減少對(duì)資源的浪費(fèi)，推動(dòng)能源生產(chǎn)和利用方式的改革，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的有效措施。 我國(guó)的油田和煉廠的輕石腦油資源豐富，“碳五輕石腦油綜合利用技術(shù)”利用廉價(jià)的原料生產(chǎn)較高附加值的產(chǎn)品，使石油資源得到合理利用，可給企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。它具有建站靈活，占地少，可集群管網(wǎng)供氣，儲(chǔ)運(yùn)安全便捷，價(jià)格適宜等優(yōu)勢(shì)，具備了向市場(chǎng)推廣的條件?？梢灶A(yù)見，其市場(chǎng)開發(fā)潛力較大。只有流程確定后，其他各項(xiàng)工作才能展開，工藝流程設(shè)計(jì)影響各個(gè)方面，而各個(gè)方面的變化又反過來影響工藝流程的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)使工藝流程發(fā)生較大的變化。 。 。 第三章 物料衡算 簡(jiǎn)捷計(jì)算主要步驟： 一．假設(shè)滿足清晰分割，進(jìn)行初步物料衡算 二．確定塔的操作壓力及溫度 三．確定、 四．校核物料平衡 五．確定R、N 六．確定進(jìn)料位置 七．板式塔還需計(jì)算全塔效率及實(shí)際板數(shù) 原始數(shù)據(jù)的獲得，每年按開工7200小時(shí)計(jì)算，則流量為4861kg/h。T101取輕關(guān)鍵組分為正丁烷，重關(guān)鍵組分為異戊烷。T201取輕關(guān)鍵組分為異己烷，重關(guān)鍵組分為正己烷。T301取輕關(guān)鍵組分為異戊烷，重關(guān)鍵組分為正戊烷。 塔T101物料衡算 T101清晰分割物料衡算令正丁烷為輕關(guān)鍵組分，異戊烷為重關(guān)鍵組分。查得回流罐組分?jǐn)?shù)據(jù)如下表36：表36 T101回流罐各組分基本數(shù)據(jù)組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷Pi，atm續(xù)表36 組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷（atm） 所以，=﹥1atm，所以采用加壓操作。則塔頂壓力=+=+=.，采用板式塔，設(shè)Np=26塊，設(shè)單塊塔板壓降為P=,Pw=+NpP=+26=. △==。由《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)》得，其中塔頂回流罐中近似相同。 (2) 求塔底溫度TW 由前計(jì)算可知Pw=，用泡點(diǎn)方程驗(yàn)證。 驗(yàn)證T101清晰分割是否成立 以重關(guān)鍵組分異戊烷為基準(zhǔn)，則有= /。 由Fensk公式： Nm= (31) （上式中Nm包括再沸器） 以計(jì)算釜液中乙烷的摩爾分率為例，則 ==104 x乙烷=W乙烷/W=106 同理， 釜液異丁烷x異丁烷=104，塔頂正戊烷x正戊烷=104 塔頂異戊烷x異戊烷=108，塔頂正己烷x正己烷=109 所以塔1101清晰分割是合理的。 確定最適宜的回流比 適宜R及N計(jì)算數(shù)據(jù)如下表表311：表311 T101求適宜的R及N計(jì)算數(shù)據(jù)表R/RmRXYNN（R+1） 以R/Rm為x軸，N（R+1）為y軸作圖31：圖31 T101最小回流比示意圖 由《化工分離工程》7071頁(yè)的吉利蘭圖，由圖31得，當(dāng)R/Rm=，R=, =。 確定進(jìn)料位置 根據(jù)芬斯克方程可得： (34) 得到=，=。 進(jìn)料溫度及壓力的確定 =+=+17= atm。其中[5]由《化學(xué)化工物性手冊(cè)》查得如下表313：表313 T101進(jìn)料溫度基本數(shù)據(jù)組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計(jì)，% (80℃) 所以，進(jìn)料溫度=80℃。查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》得表315：表315 T201回流罐各組分基本數(shù)據(jù)組分丁烷異戊烷戊烷異己烷己烷合計(jì)（40℃） 所以，=，線壓力取= =+=+= 采用板式塔，設(shè)為Np=85塊塔板 設(shè)單塊塔板壓降為=4mmHg=， 則=+Np=+85=。 (2)塔底溫度 由前可知，=，用泡點(diǎn)方程=1進(jìn)行驗(yàn)證，得到下表317：。 驗(yàn)證T201清晰分割是否成立 以重關(guān)鍵組分異戊烷為基準(zhǔn)，則有= /，得到下表318：表318 T201各組分相對(duì)揮發(fā)度表組分組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷45℃89℃ 由表318可知，輕關(guān)鍵組分正戊烷= W1= =1029，x1=W1/W=1032 同理可得：釜液異戊烷W2=1014，x2=1017 釜液正戊烷W3=1011，x2=1014 所以，T201按照清晰分割是合理的。 全塔效率及確定實(shí)際塔板數(shù) 全塔效率 平均溫度T==67℃ 查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》得到各組分粘度如下表321：表321 T201各組分粘度表組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷,cP 則由奧康奈爾法：μ=Σμixi= 正戊烷=，則全塔效率== 實(shí)際塔板數(shù)的確定 =/=，即87塊 假設(shè)塔板數(shù)為N=85塊塔板，所以在誤差范圍內(nèi)，假設(shè)合理。進(jìn)料在第49塊板。利用泡點(diǎn)方程試差法=，求。 塔T301物料衡算 清晰分割物料衡算表323 T301清晰分割物料衡算表組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計(jì)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%100 確定塔的操作壓力及溫度 確定塔操作壓力 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=/以及泡點(diǎn)方程=1得=，得到下表324：表324 T301塔頂各組分基本數(shù)據(jù)組分正丁烷異戊烷正戊烷Pi，atm 所以，=，取管線壓力= atm， 則=+=+=，設(shè)塔板數(shù)為84塊P=, 則=+NpP=+84=。(2)塔釜溫度的確定 由前面計(jì)算知，= atm,用泡點(diǎn)方程=1，即=進(jìn)行驗(yàn)證，得到下表326：表326 T301塔底各組分基本數(shù)據(jù)組分異戊烷正戊烷異己烷正己烷（60℃）（61℃） 所以，=61℃。 確定最小回流比 由公式(32)、(33)計(jì)算，取飽和液相進(jìn)料，進(jìn)行θ試差，查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》得到下表328：表328 T301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(jì)100 所以，θ=。 全塔效率及確定實(shí)際塔板數(shù) 全塔效率 平均溫度T==52℃，查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》各組分粘度如下表330：表330 T301各組分粘度表組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷,cP 奧康奈爾法：μ=Σμixi= 正戊烷=，全塔效率== 實(shí)際塔板數(shù)的確定 =/=，即85塊假設(shè)塔板數(shù)為N=84塊塔板，所以在誤差范圍內(nèi)，假設(shè)合理。 進(jìn)料溫度及壓力的確定 查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》，T301進(jìn)料溫度基本數(shù)據(jù)如下表331。 計(jì)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℃，則△t=3525=10℃ 查得水的CP= kcal/(kg℃) (10)= (2)蒸汽用量 (℃)，查得氣化潛熱rB= T201 能量衡算 焓值計(jì)算 根據(jù)各部分組成的焓值計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下表42：表42 T201混合焓值組分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45℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%進(jìn)料50℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%塔釜89℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m% 熱負(fù)荷的計(jì)算 (1)計(jì)算冷凝器熱負(fù)荷QC Qc=（R+1）D（HVhL） =(＋1)(－)=() (2)計(jì)算再沸器熱負(fù)荷QB QB=[(R+1)DHV+WHVFHFDRhL ]/ =[(202913+1)+－4681－]/=() 計(jì)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， (2)蒸汽用量，(℃)， T301 能量衡算 焓值計(jì)算表43 T301混合焓值組分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43℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%進(jìn)料49℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m