精馏塔计算方法
- 格式:doc
- 大小:111.50 KB
- 文档页数:19
一、塔精1.全的物料衡算由于水的沸点为100℃,正丁醇的沸点为117.7℃故水作为轻组分,正丁醇作为重组分,产品正丁醇从塔底出来。
%74.9874/05.018/95.018/95.0F =+=xM F =74⨯(1-0.9874)+0.9874⨯18=18.71kmol kg / F =20⨯1000/18.71=1069.03/kmol h总物料衡算 F=D+W=252 (1) 采用填料塔连续精馏由正丁醇-水平衡数据作图,画出正丁醇—水溶液y-x 图,求得mi n R 取min 5.1R R =过点(0.9994,0.9994)作平衡线的切线,则求出此线与y 轴的交点截距为0.5192,故求得最小回流比为0.9248,所以操作状态的回流比为1.387 数直角梯级即为理论塔板数:T N (包括再沸器)=9块其中精馏段1N =4块,提留段(包括再沸器)=5块,第五块为进料板。
实际塔板数求取:由平衡线得塔顶:9994.01==x y D ,在图中求得x 1=0.9946%892.574/985.018/015.018/015.0=+=W x由平衡线方程1(1)xy xαα=+-得顶α=8.99塔底:x x w m ==0.05892,y m =0.2234 同理得底α=4.56ααα==6.4塔顶温度100℃,塔底温度117.7℃ 定性温度为85.10827.117100=+℃查附录得s Pa ⋅=m 390.0μ1μ正丁醇=2.948求得()smPa m ⋅=⨯-+⨯=422.0948.29874.019874.0390.0μ⋅αmμ=6.4×0.422=2.70查得0E =55.1% 校正后为55.1%×1.1=60.61% 实际塔板:%1000⨯=PT N N E8110=-=+E N N T P ,取8块(包括再沸器)精馏段取4块 提馏段取4块 第5块进料板 3.塔高的计算有效高度:Z=øP ×Nt=0.67×(8-1)=4.67mZ=4×60.61%=2.42m(精馏段) Z=4.67-2.42=2.25m(提留段)实际填料高度:2.42×(1+0.2)=2.9m(精馏段) 2.25×(1+0.2)=2.7m(提留段) 设裙座为1m总塔高;H=2.9+2.7+1=6.6m4.泛点气速的计算影响泛点气速的因素很多,其中包括填料的特性、流体的物理性质以及液气比等。
目录1 设计任务书 (1)1.1 设计题目………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1.2 已知条件………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1.3设计要求…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2 精馏设计方案选定 (1)2.1 精馏方式选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2.2 操作压力的选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2.4 加料方式和加热状态的选择……………………………………………………………………………………………………………………………………………………2.3 塔板形式的选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2.5 再沸器、冷凝器等附属设备的安排……………………………………………………………………………………………………………………………………………2.6 精馏流程示意图…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3 精馏塔工艺计算 (2)3.1 物料衡算…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3.2 精馏工艺条件计算………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3.3热量衡算…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4 塔板工艺尺寸设计 (4)4.1 设计板参数………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4.2 塔径………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4.3溢流装置…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4.4 塔板布置及浮阀数目与排列……………………………………………………………………………………………………………………………………………………5 流体力学验算 (6)5.1 气相通过塔板的压降……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5.2 淹塔………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5.3 雾沫夹带…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6 塔板负荷性能图 (7)6.1 雾沫夹带线………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6.2 液泛线…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6.3 液相负荷上限线…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6.4 漏液线…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6.5 液相负荷下限线…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6.6 负荷性能图………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………7 塔的工艺尺寸设计 (8)8釜温校核 (9)9热量衡算 (9)10接管尺寸设计 (10)符号说明 (10)参考文献 (13)结束语 (13)1.设计任务1.1设计题目:年产8000吨乙醇板式精馏塔工艺设计1.2已知条件:1原料组成:含35%(w/w)乙醇的30度液体,其余为水。
本次设计的一部分是设计苯酐轻组分塔,塔型选用F1浮阀塔,进料为两组分进料连续型精馏。
苯酐为重组分,顺酐为轻组分,从塔顶蒸除去,所以该塔又称为顺酐塔。
5.1 确定操作条件顺酐为挥发组分,所以根据第3章物料衡算得摩尔份率:进料: 794.0074.43239072.5x F ==塔顶: D x =0.8502塔底: w x =0.002该设计根据工厂实际经验及相关文献给出实际回流比R=2(R=1.3R min ),及以下操作条件: 塔顶压力:10.0kPa ;塔底压力:30.0kPa ; 塔顶温度:117.02℃; 塔底温度:237.02℃; 进料温度:225℃; 塔板效率:E T =0.5 5.2 基础数据整理 (1)精馏段:图5-1 精馏段物流图平均温度:()01.17122502.11721=+℃平均压力:()=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯+⨯⨯-⨯333100.107519.75100.10100.30213103.015⨯pa 根据第3章物料衡算,列出精馏段物料流率表如下:标准状况下的体积: V 0=2512.779.42234.7880=⨯Nm 3/h操作状况下的体积: V 1=63610101.01003.1510101.027301.1712732512.779⨯+⨯⨯⨯+⨯=1103.2112 Nm 3/h气体负荷: V n =3064.036001103.2112= m 3/s气体密度: =n ρ0903.32112.11033409.2240= kg/m 3液体负荷: L n =9470.036003409.2240= m 3/s171.01℃时 苯酐的密度为1455kg/m 3(2图5-2 提馏段物料图平均温度:()01.23122502.23721=+℃ 入料压力:()Pa k 9.147519751030=-⨯-平均压力:()=+0.309.142122.5kPa 根据第3章物料衡算列出提馏段内回流如下图:表5-2 提馏段内回流标准状况下的体积:='0V 4054.4974.222056.22=⨯Nm 3/h 操作状态下的体积:='1V 63610101.0105.2210101.027301.2312734054.497⨯+⨯⨯⨯+⨯ =751.0162 Nm 3/h气体负荷:V m =2086.03600751.0162=m 3/s气体密度 m ρ=7022.110162.7518788.5420=kg/m 3查得进料状态顺酐与苯酐混合物在温度225℃下,含顺酐5.41(wt)%,密度1546kg/m 3。
第三章 精精馏塔工艺尺寸的计算3.1精馏段和提馏段相关数据的计算3.1.1操作温度由第二章可知80.07D t C =︒,95.79F t C =︒,108.5W t C =︒精馏段温度:()11()80.0795.7987.94361.0922n D F n t t t C T k =+=+=︒⇒=提馏段温度:()11()95.79108.5102.145375.29522m w F m t t t C T k =+=+=︒⇒=3.1.2平均分子量由第二章可知,塔顶馏出液,进料液及塔底残液的液相分子量分别为=78.35kg /kmol M L ,D ,=86.68kg /kmol M L ,F ,,=91.8kg/kmol L W M精馏段液相平均分子量:,1(78.3586.68)82.522L n M =+=提馏段液相平均分子量:,1(86.6891.8)89.242L m M =+=由第二章可知0.9932,0.0518,0.61D W F y y y === 塔顶馏出液,进料液及塔底残液的气相分子量1ni iii M y M ==∑ (3.1)由式(3.1)得塔顶馏出液的气相分子量,0.993278.11-=V D M =⨯+⨯(10.9932)92.1378.21由式(3.1)得进料液的气相分子量,0.6178.11+-=V F M =⨯⨯(10.61)92.1383.58由式(3.1)得塔底残液的气相分子量,0.051878.11(10.0518)92.1391.4V W M =⨯+-⨯=精馏段气相平均分子量,1(78.2183.58)80.862V n M =+=提馏段气相平均分子量,1(83.5891.4)84.82V m M =+= 3.1.3平均气相密度根据任务书的要求,塔顶表压为4 kPa ,压降为0.7 kPa 则塔顶压力:104,D p kPa =进料压力:1040.716115.2F p kPa =+⨯=塔底压力:1040.725121.5,W p kPa =+⨯=精馏段压力:1(104115.2)109.6,2n p kPa =+=提馏段压力:1(121.5115.2)118.35,2m p kPa =+=pM RT ρ= (3.2)精馏段密度:,,109.680.642.948.314361.09V nn 3V n n p M kg /m RT ρ⨯===⨯提馏段段:, 3.383V m kg /m ρ=3.1.3.1平均液相密度由任务得:98%,35%,2%D F W a a a ===利用表1.3的数据用插值法求得苯和甲苯在塔顶、塔底及进料温度时的密度其中,a D ρ表示苯在塔顶温度下的密度,,b D ρ表示甲苯在塔顶温度下的密度。
目录1 设计任务书 (1)1.1 设计题目………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1.2 已知条件………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1.3设计要求…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2 精馏设计方案选定 (1)2.1 精馏方式选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2.2 操作压力的选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2.4 加料方式和加热状态的选择……………………………………………………………………………………………………………………………………………………2.3 塔板形式的选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2.5 再沸器、冷凝器等附属设备的安排……………………………………………………………………………………………………………………………………………2.6 精馏流程示意图…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3 精馏塔工艺计算 (2)3.1 物料衡算…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3.2 精馏工艺条件计算………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3.3热量衡算…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4 塔板工艺尺寸设计 (4)4.1 设计板参数………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4.2 塔径………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4.3溢流装置…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4.4 塔板布置及浮阀数目与排列……………………………………………………………………………………………………………………………………………………5 流体力学验算 (6)5.1 气相通过塔板的压降……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5.2 淹塔………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5.3 雾沫夹带…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6 塔板负荷性能图 (7)6.1 雾沫夹带线………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6.2 液泛线…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6.3 液相负荷上限线…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6.4 漏液线…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6.5 液相负荷下限线…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6.6 负荷性能图………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………7 塔的工艺尺寸设计 (8)8釜温校核 (9)9热量衡算 (9)10接管尺寸设计 (10)符号说明 (10)参考文献 (13)结束语 (13)1.设计任务1.1设计题目:年产8000吨乙醇板式精馏塔工艺设计1.2已知条件:1原料组成:含35%(w/w)乙醇的30度液体,其余为水。
2 精馏塔的工艺计算2.1精馏塔的物料衡算2.1.1基础数据 (一)生产能力:10万吨/年,工作日330天,每天按24小时计时。
(二)进料组成:乙苯212.6868Kmol/h ;苯3.5448 Kmol/h ;甲苯10.6343Kmol/h 。
(三)分离要求:馏出液中乙苯量不大于0.01,釜液中甲苯量不大于0.005。
2.1.2物料衡算(清晰分割)以甲苯为轻关键组分,乙苯为重关键组分,苯为非轻关键组分。
01.0=D HK x ,005.0=W LK x ,表2.1 进料和各组分条件由《分离工程》P65式3-23得:,1,,1LKi LK Wi HK D LK Wz xD Fx x =-=--∑ (式2. 1)2434.13005.001.01005.0046875.0015625.08659.226=---+⨯=D Kmol/hW=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/h 0681.1005.06225.21322=⨯==W X W ,ωKmol/h编号 组分 i f /kmol/h i f /% 1 苯 3.5448 1.5625 2 甲苯 10.6343 4.6875 3 乙苯 212.6868 93.7500总计226.86591005662.90681.16343.10222=-=-=ωf d Kmol/h 132434.001.02434.1333=⨯==D X D d ,Kmol/h5544.212132434.06868.212333=-=-=d f ωKmol/h表2-2 物料衡算表2.2精馏塔工艺计算2.2.1操作条件的确定 一、塔顶温度纯物质饱和蒸气压关联式(化工热力学 P199):CC S T T x Dx Cx Bx Ax x P P /1)()1()/ln(635.11-=+++-=-表2-3 物性参数注:压力单位0.1Mpa ,温度单位K编号 组分 i f /kmol/h 馏出液i d 釜液i ω 1 苯 3.5448 3.5448 0 2 甲苯 10.6343 9.5662 1.0681 3 乙苯 212.6868 0.1324 212.5544总计226.865913.2434213.6225组份 相对分子质量临界温度C T 临界压力C P苯 78 562.2 48.9 甲苯 92 591.841.0 乙苯106617.236.0名称 A B CD表2-3饱和蒸汽压关联式数据以苯为例,434.02.562/15.3181/1=-=-=C T T x1.5)434.033399.3434.062863.2434.033213.1434.098273.6()434.01()(635.11-=⨯-⨯-⨯+⨯-⨯-=-CS P P In01.02974.09.48)1.5ex p(a S P MPa P =⨯=⨯-=同理,可得MPa P b 1.00985.00⨯=露点方程:∑==ni ii p p y 11,试差法求塔顶温度表2-4 试差法结果统计故塔顶温度=105.5℃二、塔顶压力塔顶压力Mpa p 1.0013.1⨯=顶 三、塔底温度苯 -6.98273 1.33213 -2.62863 -3.33399 甲苯 -7.28607 1.38091 -2.83433 -2.79168 乙苯-7.486451.45488-3.37538-2.23048泡点方程:p x pni ii =∑=10试差法求塔底温度故塔底温度=136℃四、塔底压力塔底压力Mpa p 1.0013.1⨯=底 五、进料温度进料压力为Mpa p 1.0013.1⨯=进,泡点方程:p x pni ii =∑=1试差法求进料温度故进料温度=133℃六、相对挥发度的计算据化学化工物性数据手册,用内插法求得各个数据5.105=顶t ℃,961.5=苯α514.2=甲苯α1=乙苯α;136=底t ℃,96.1=甲苯α1=乙苯α; 133=进t ℃,38.4=苯α97.1=甲苯α1=乙苯α综上,各个组份挥发度见下表据清晰分割结果,计算最少平衡级数。
精馏塔严格计算模块 radfrac 公式(最新版)目录一、精馏塔的严格计算模块 RadFrac 概述二、精馏塔的计算方法和公式三、精馏塔的适用范围和示例四、结论正文一、精馏塔的严格计算模块 RadFrac 概述精馏塔是一种常用的分离技术,广泛应用于化工、石油、医药等领域。
在精馏过程中,需要对塔内流体进行严格的计算,以确保分离效果达到预期。
RadFrac 是精馏塔严格计算模块的一种,可以对两相体系、三相体系、窄沸点和宽沸点物系以及液相表现为强非理想性的物系进行精确计算。
二、精馏塔的计算方法和公式精馏塔的计算方法主要包括物性数据库和计算模块两部分。
物性数据库包含了流体的热力学性质、相图和状态方程等数据,用于提供流体的基本特性。
计算模块则根据这些数据,运用精馏原理和数学模型进行计算。
精馏塔的计算公式主要包括以下几个方面:1.物料平衡:计算塔内各组分的摩尔流量和摩尔浓度。
2.热量平衡:计算塔内各组分的热量流入和流出,以及塔内热量分布。
3.动力学平衡:计算塔内各组分的速度和压力分布,以及液相和气相的流速。
4.相平衡:计算塔内各组分的相态变化,以及相图和状态方程。
三、精馏塔的适用范围和示例RadFrac 模块适用于各种精馏过程,包括普通精馏、吸收、汽提、萃取精馏、共沸精馏、反应精馏(包括平衡反应精馏、速率控制反应精馏、固定转化率反应精馏和电解质反应精馏)、三相(汽液液)精馏等。
下面以乙苯苯乙烯精馏塔为例,介绍 RadFrac 模块的应用。
进料条件:乙苯和苯乙烯的混合物,进料组成为乙苯 80%,苯乙烯 20%。
冷凝器形式:壳管式冷凝器。
冷凝器压力:0.1MPa。
再沸器压力:0.2MPa。
产品纯度要求:产品中乙苯纯度大于 99.5%。
根据以上条件,使用 RadFrac 模块进行严格计算,得到塔顶压力为0.05MPa,塔底压力为 0.01MPa。
通过调整塔内操作参数,可以实现乙苯和苯乙烯的分离。
四、结论精馏塔严格计算模块 RadFrac 是一种强大的工具,可以对各种精馏过程进行精确计算,为工程实践提供重要依据。
2 精馏塔的工艺计算精馏塔的物料衡算基础数据 (一)生产能力:10万吨/年,工作日330天,每天按24小时计时。
(二)进料组成:乙苯h ;苯 Kmol/h ;甲苯h 。
(三)分离要求:馏出液中乙苯量不大于,釜液中甲苯量不大于。
物料衡算(清晰分割)以甲苯为轻关键组分,乙苯为重关键组分,苯为非轻关键组分。
01.0=D HK x ,005.0=W LK x ,表 进料和各组分条件由《分离工程》P65式3-23得:,1,,1LKi LK Wi HK D LK Wz xD Fx x =-=--∑ (式2. 1)2434.13005.001.01005.0046875.0015625.08659.226=---+⨯=D Kmol/hW=F-D=0681.1005.06225.21322=⨯==W X W ,ω编号 组分 i f /kmol/hi f /% 1 苯 2 甲苯 3 乙苯总计1005662.90681.16343.10222=-=-=ωf d 132434.001.02434.1333=⨯==D X D d ,5544.212132434.06868.212333=-=-=d f ω表2-2 物料衡算表精馏塔工艺计算操作条件的确定 一、塔顶温度纯物质饱和蒸气压关联式(化工热力学 P199):CC S T T x Dx Cx Bx Ax x P P /1)()1()/ln(635.11-=+++-=-表2-3 物性参数注:压力单位,温度单位K编号 组分 i f /kmol/h馏出液i d釜液i ω 1 苯 0 2 甲苯 3 乙苯总计组份 相对分子质量临界温度C T 临界压力C P苯 78 甲苯 92乙苯106名称 A B C D表2-3饱和蒸汽压关联式数据以苯为例,434.02.562/15.3181/1=-=-=C T T x1.5)434.033399.3434.062863.2434.033213.1434.098273.6()434.01()(635.11-=⨯-⨯-⨯+⨯-⨯-=-CS P P In01.02974.09.48)1.5ex p(a S P MPa P =⨯=⨯-=同理,可得MPa P b 1.00985.00⨯=露点方程:∑==ni ii p p y 11,试差法求塔顶温度表2-4 试差法结果统计故塔顶温度=℃二、塔顶压力塔顶压力Mpa p 1.0013.1⨯=顶 三、塔底温度苯甲苯乙苯泡点方程: p x p ni i i =∑=10试差法求塔底温度故塔底温度=136℃四、塔底压力塔底压力Mpa p 1.0013.1⨯=底 五、进料温度进料压力为Mpa p 1.0013.1⨯=进,泡点方程: p x p ni i i =∑=1试差法求进料温度故进料温度=133℃六、相对挥发度的计算据化学化工物性数据手册,用内插法求得各个数据5.105=顶t ℃,961.5=苯α514.2=甲苯α1=乙苯α;136=底t ℃,96.1=甲苯α1=乙苯α; 133=进t ℃,38.4=苯α97.1=甲苯α1=乙苯α综上,各个组份挥发度见下表据清晰分割结果,计算最少平衡级数。
目录1 设计任务书 (1)1.1 设计题目………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1.2 已知条件………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1.3设计要求…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2 精馏设计方案选定 (1)2.1 精馏方式选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2.2 操作压力的选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2.4 加料方式和加热状态的选择……………………………………………………………………………………………………………………………………………………2.3 塔板形式的选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2.5 再沸器、冷凝器等附属设备的安排……………………………………………………………………………………………………………………………………………2.6 精馏流程示意图…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3 精馏塔工艺计算 (2)3.1 物料衡算…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3.2 精馏工艺条件计算………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3.3热量衡算…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4 塔板工艺尺寸设计 (4)4.1 设计板参数………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4.2 塔径………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4.3溢流装置…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4.4 塔板布置及浮阀数目与排列……………………………………………………………………………………………………………………………………………………5 流体力学验算 (6)5.1 气相通过塔板的压降……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5.2 淹塔………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5.3 雾沫夹带…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6 塔板负荷性能图 (7)6.1 雾沫夹带线………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6.2 液泛线…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6.3 液相负荷上限线…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6.4 漏液线…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6.5 液相负荷下限线…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6.6 负荷性能图………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………7 塔的工艺尺寸设计 (8)8釜温校核 (9)9热量衡算 (9)10接管尺寸设计 (10)符号说明 (10)参考文献 (13)结束语 (13)1.设计任务1.1设计题目:年产8000吨乙醇板式精馏塔工艺设计1.2已知条件:1原料组成:含35%(w/w)乙醇的30度液体,其余为水。
2产品要求:含量≥93.4%(w/w)乙醇。
3残液≤0.1%(w/w)乙醇。
4冷却水t入=32度,t出=45度1.3设计要求(1)物料流程图,塔版图,塔体工艺图(2)各接口尺寸(3)加热剂及冷却剂用量。
2.设计方案选定2.1精馏方式:本设计采用连续精馏方式。
原料液连续加入精馏塔中,并连续收集产物和排出残液。
其优点是集成度高,可控性好,产品质量稳定。
由于所涉浓度范围内乙醇和水的挥发度相差较大,因而无须采用特殊精馏。
2.2操作压力:本设计选择常压,常压操作对设备要求低,操作费用低,适用于乙醇和水这类非热敏沸点在常温(工业低温段)物系分离。
2.3塔板形式:根据生产要求,选择结构简单,易于加工,造价低廉的筛板塔,筛板塔处理能力大,塔板效率高,压降教低,在乙醇和水这种黏度不大的分离工艺中有很好表现。
2.4加料方式和加料热状态:加料方式选择加料泵打入。
由于原料温度稳定,为减少操作成本采用30度原料冷液进料。
2.5由于蒸汽质量不易保证,采用间接,蒸汽加热。
2.6再沸器,冷凝器等附属设备的安排:塔底设置再沸器,塔顶蒸汽完全冷凝后再冷却至65度回流入塔。
冷凝冷却器安装在较低的框架上,通过回流比控制期分流后,用回流泵打回塔内,馏出产品进入储罐。
塔釜产品接近纯水,一部分用来补充加热蒸汽,其余储槽备稀释其他工段污水排放。
2.7精馏流程简图3.精馏塔工艺计算3.1物料衡算:年产量8000吨(每年连续生产300天),塔顶产品组成93.4%(w/w)乙醇。
原料35%(w/w)乙醇水溶液,30度。
釜残液含乙醇0.1%(w/w)的水溶液。
分子量M水=18;M乙醇=46物料衡算汇总摩尔流量摩尔组质量流量质量组成% 平均分子将质量组成转换为摩尔组成:,,。
计算平均分子量:,,。
由方程组,因为解得得物料衡算汇总表3.2精馏工艺条件计算。
(1)确定回流比R图解法确定Rmin 由图知XD/(R+1)=0.93得Rmin=1.89kmol/h 成% kg/h 量g/mol原料F 133 304222.87 乙醇23.14 17.4 1065 35水109.86 82.6 1977 65釜液W 107.37 193418.01 乙醇0.4204 0.03915 1.934 0.1水107.33 99.96 1932 99.9馏出液D 26.63 11114.172 乙醇22.56 84.7 1038 93.4水 4.074 15.3 73.33 6.6图解Nmin 在图上由点(XD,XD)在平衡线和对角线间向点(XW,XW)作梯级,由梯级个数确定最小理论板层数。
Nmin=10(不包括再沸器)N-R图,已知Rmin 和Nmin,由吉利兰图可确定一系列N-R相关数据,绘出N-R关联图。
适宜回流比,取图上曲线由急剧下降向平缓过渡阶段所对应的R值作为操作回流比,得R=3.6回流液热状况由塔顶产品组成XD =0.8047查得塔顶温度[1]为Ts=78.23度塔顶采用冷液回流,回流液温度为Ts `=65度则T定=(Ts+Ts`)/2=71.62度由参考资料[3]附录查得78.23度下r水=2400kJ/kg,r乙醇=826kJ/kg。
71.62度条件下,C p水=4.17kJ/(kg&S226;K)Cp乙醇=3.08kJ/(kg&S226;K),回流热状态参数参考下式计算,由塔内回流比R=3.6=R`&S226;ql ,塔外回流比R`=3.6/1.045=3.445(2)确定理论板层数。
,结果见图,得理论板层数17(不包括再沸器),精馏段13,提馏段4(不包括再沸器)(3)确定实际板层数。
假设塔釜温度=107度,则塔顶与塔底平均温度度在96.62度下查得x=3.3%,y=26.2%把x,y代入公式,再92.62 度下查得。
由精馏塔效率关联曲线查得全塔效率=0.343 其中精馏段有38,提馏段12。
得精馏塔工艺参数汇总表精馏塔工艺参数汇总Np N1 N2 ET NT R Rmin50 38 12 0.343 17 3.6 1.894.塔板工艺尺寸设计选择精馏段第一块塔板为设计板。
4.1设计板参数在78.23度下由参考资料[3]查得表面张力计算,由参考资料[4] 由y=0.8470查平衡数据x=0.8371,换算为质量浓度0.9292。
0.9292的乙醇在25度时表面张力为.解得4.2塔径取塔板间距HT =0.5m取板上液层高度hL=0.06m HT-hL=0.5-0.06=0.44m。
查筛板塔泛点关联图因。
需校正,。
取安全系数为0.7,则空塔气速为u=0.7 umax=1.264m/s. ,圆整为1000mm.塔截面积,空塔气速4.3溢流装置选用单液流弓形降液管,不设进口堰(1)堰长lw ,取lw=0.55D=0.55m(2)出口堰高hw,采用平直堰,堰上液层高度,由和lw/D=0.55在液流收缩系数图上查得E=1.05.,圆整为0.047m, =0.0605m.(3)弓形降液管宽度Wd 和面积Af。
lw/D=0.55查参考资料[2]图得=0.085m, =0.0314m(4)验算液体在降液管中滞留时间停留时间>5s故降液管尺寸可用,取降液管处液体流速(5)降液管底隙高度h`=0.07m/s.圆整为h0=0.038m,为便于加工,u选用平型受液盘。
4.4塔板布置(1)破沫区宽度Ws,因D<1.5m,取Ws=0.07m(2)边缘区宽度Wc=0.05m(3)筛孔直径物料无腐蚀性,故可选厚度为3mm的钢板。
取筛孔直径d=4mm。
(4)孔中心距筛孔按三角形排列。
取孔中心距t=3.0d=3.0x4=12mm(5)开孔总数n鼓泡区面积,则个,开孔率即在5-15%范围内,塔板开孔面积(6)气体通过筛孔气速5.流体力学验算5.1气象通过塔板的压降h,t(1)干板压降hd ,查干筛板流量系数图得C=0.77,液柱。