板式塔计算7

5.0设计条件

洗油和粗苯的分离采用连续精馏，主要操作条件为：

1.泡点进料，将原料液通过预热器至泡点后送入精馏塔内。

2.塔内上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，预设回流比为最小回流比的1.5倍。粗苯经产品冷却器冷却后送至储罐。

3.该物系属于易分离物系，再沸器间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。

4.采用年产1t焦炭为基准，基础数据如下：

表5-1基础数据

产品	精煤	焦炭	煤焦油	净煤气	粗苯	苯
t	4/3	1	7/150	16/75	1/75	1/125

5.原料的处理量F=0.0609㎏／h

6.原料液组成为0.025﹙苯的质量分率，下同﹚

7.塔顶馏出液的组成为0.995

8.塔底釜液的组成为0.005

9.泡点进料 q=1

10.脱苯塔塔顶温度 18.21

11.单板压降 ≤0.7kPa

51精馏塔的物料衡算

5.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率

苯的摩尔质量 MA=78.11㎏／kmol

洗油的摩尔质量MB=92.13㎏／kmol

xF==0.029

xD==0.996

xW==0.006

4.1.2原料液及塔顶塔底产品的平均摩尔质量

MF =0.029×78.11＋﹙1－0.029﹚×92.13＝91.27㎏／kmol

MD=0.996×78.11＋﹙1－0.996﹚×92.13＝78.59㎏／kmol

MW=0.006×78.11＋﹙1－0.006﹚×92.13＝92.05㎏／kmol

4.1.3物料衡算

原料液处理量 F==6.64×10—4 kmol／h

根据公式F=D+W

FxF=DxD+Wx灯光控制器W

代入数据F=6.64×10—4 kmol／h，xF=0.029，xD=0.996，xW=0.006

联立得：

D=1.54×10—5 kmol／h

W=6.49×10—4 kmol／h

4.1.4塔板数的确定

由文献[45]查得，苯的A B C数据为6.02232、1206.350、220.237，洗油的A B C数据为6.07826、1343.943、219.377，经安托万方程㏑p0 =A－,计算得到表5-2

表5-2不同温度下蒸汽压计算表

t／℃	80.1	84	88	92	96	100	104	电池盖帽108	110.6
pA0／kPa	101.3	114.1	128.4	144.1	161.3	180.0	200.3	222.4	237.7
pB0／kPa	39.0	44.5	50.8	57.8	65.6	74.2	83.6	94.0	101.3

由拉乌尔定律推导得公式

计算得到表5-3

表5-3

t/℃	80.1	84	88	92	96	100	104	108	110.6
x	1	0.816	0.651	0.504	0.373	0.256	0.152	0.057	0
y	1	0.919	0.825	0.717	0.594	0.455	0.300	0.125	0

根据x、y绘制苯-甲苯体系的相图：

利用表5-3绘制图5-1

最小回流比的计算

公式α＝pA0/ pB0

表5-4苯-甲苯物系不同温度下的相对挥发度（α）

t/℃	80.1	84	88	92	96	100	104	108	110.6
α	2.60	2.56	2.53	2.49	2.46	2.43	2.40	2.37	2.35
x	1	0.816	0.651旋转角度传感器	0.504	0.373	0.256	0.152	0.057	0

计算相对挥发度得平均值得，α＝2.43

xF=0.029,

yF===0.068

Rmin= xD －yF ／yF －xF =＝23.79

取操作回流比R=1.5 Rmin 微型碾米机=1.5×23.79=35.7

求精馏塔的气液相负荷

L=RD=35.7×1.54×10-4=5.50×10-4

V=(R+1)D=36.7×1.54×10-4 =5.65×10-4

L’=L+F=5.50×10-4+6.64×10—4=1.21×10-3

V’=V=5.65×10-4

操作线方程

精馏段操作线方程为

y=D =0.973xn+0.027

提馏段操作线方程为

y’=W=

相平衡方程：

用逐板计算法计算理论塔板数：

总塔效率的求取

精馏塔的工艺条件及有关物性数据的的计算

操作压力计算

塔顶操作压力pD=101.3+18.21=119.51kPa

每层塔板的压降△P=0.7kPa

进料板压力 PF=119.5+0.7×24=136.31kPa

精馏段平均压力 Pm=(119.5+136.31) ／2=127.914 kPa

操作温度计算

依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中苯、甲苯的饱和蒸汽压由安托尼方程计算，计算过程略。计算结果如下：

塔顶温度 tD=100℃

进料板温度 tF=180℃

精馏段平均温度 tm=(100+180) ／2=140℃

平均摩尔质量计算

由xD=y1=0.996, x1=0.990

MVDM=0.996×78.11＋(1－0.996)92.3=78.17㎏／kmol

MLDM=0.990×78.11＋(1－0.990)92.3=78.25㎏／kmol

进料板平均摩尔质量计算

由逐板计算法，相平衡方程得

xF=0.029, yF=0.068塔底油

MVFM＝0.0602×78.11＋(1－0.0602)92.13＝91.26㎏／kmol

MLFM＝0.026×78.11＋﹙1－0..026﹚92.13＝91.77㎏／kmol

精馏段平均摩尔质量

MVM＝﹙78.17＋91.26﹚／2＝84.72㎏／kmol

MLM＝﹙78.25＋91.77﹚／2＝85.01㎏／kmol

平均密度的计算

（1）气相平均密度的计算

由理想气体状态方程计算，即Ρvm==㎏／m3

（2）液相平均密度的计算

液相平均密度依下式计算，即

1／ρtm＝∑aipi

塔顶液相平均密度的计算

由tD=100℃，查手册得ρA＝805, ρB＝798㎏／m3

ρLDm＝

进料板液相平均密度的计算

由tF=180℃，查手册得，ρA＝725, ρB＝735㎏／m网络滤波器3

进料板液相的质量分率

aA＝

ρLFm＝㎏／m3

精馏段液相平均密度为

ρLm=㎏／m3

液体平均表面张力的计算

液相平均表面张力依据下式计算，即

σLm=Σxiσi

塔顶液相平均表面张力的计算

由tD=100℃，查手册得σA ＝18.2 mN/m σB ＝19.0 mN/m

σLm=0.996×18.2+0.004×19.0＝18.2 mN/m

进料板液相平均表面张力的计算

由tF=180℃，查手册得，σA ＝12.7 mN/m σB ＝15.9 mN/m

σLf=0.026×12.7＋0.974×15.9＝15.82 mN/m

精馏段液相平均表面张力为

σLm=（18.2+15.8）／2＝17 mN/m

液相平均黏度的计算

液相平均黏度依据下式计算即

lgμLm ＝∑xi lgμi

塔顶液相平均粘度的计算

由tD=100℃，查手册得μA＝0.265 mPa•s μB＝0.315 mPa•s

lgμLDm＝0.996lg(0.265) ＋0.004lg(0.315)

μLDm＝0.265 mPa•s

进料板液相平均粘度的计算

由tF=180℃，查手册得，μA＝0.1 mPa•s μB＝0.14 mPa•s

lgμLFm＝0.026lg(0.1) ＋0.974lg(0.14)

μLFm＝0.139 mPa•s

精馏段液相平均粘度为

μLm＝mPa•s

精馏塔的塔体工艺尺寸计算

塔径的计算

精馏段的气液相体积流率为(代入年产量160万吨)

Vs＝m3/s

Ls＝＝m3/s

查表求C20，图中的横坐标是

查表得C20 =0.12

C＝0.12×﹙﹚0.2 ＝0.116

取板间距HT＝0.4,板上液层高度hL＝0.06m,则

HT－hL＝0.4－0.06＝0.34m

μmax ＝C0.116=1.81m/s

则安全系数为0.7，则空塔气速为

μ=0.7μmax ＝0.7×1.81＝1.267m/s

D=m

由于塔径太大故需要分塔生产，

(七)筛板的流体力学验算

1.塔板压降

（1）干板阻力hc计算

干板阻力hc由5-19计算,即

由,查图5-10得，c0=0.772

故液柱

（3）气体通过液层得阻力hl计算

气体通过液层得阻力hl由式5-20计算，即

查图5-11，得=0.54

故 =0.0324m液柱

（4）液体表面张力的阻力计算

液体表面张力所产生的阻力由式5-23计算，即

液柱

气体通过每层塔板的液柱高度可按下式计算，即

m液柱

气体通过每层塔板的压降为

(设计允许值)

2.液面落差

对于筛板塔，液面落差很小，且塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。

3.液沫夹带

液沫夹带量由式5-24计算，即

故
故在本设计中液沫夹带量在允许的范围内。

4.漏液

对筛板塔，漏液点气速可由式5-25计算，即

实际孔速

稳定系数为

故在本设计中无明显漏液

5.液泛

为防止塔内发生液泛，降液管内液层高应服从式5-32的关系，即

苯—甲苯物系属一般物系，取=0.5，则

而

板上不设进堰口，可由式5-30计算，即

故在本设计中不会发生液泛现象

本文发布于:2024-09-21 22:30:48，感谢您对本站的认可！

本文链接：https://www.17tex.com/tex/1/338920.html

上一篇：渣油油浆及重油介绍

下一篇：塔设备简介及其应用

标签：计算液相塔顶精馏表面张力泡点密度

留言与评论（共有 0 条评论）