精馏塔主要尺寸的计算

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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80.07

DtC，95.79

FtC，108.5

WtC 精馏段温度：11

()80.0795.7987.94361.09

22nDFntttCTk 提馏段温度：11

()95.79108.5102.145375.295

22mwFmtttCTk

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/kmolM

L，D ，=86.68kg/kmolM

L，F，,=91.8kg/kmol

LWM

精馏段液相平均分子量:

(78.3586.68)82.52

2LnM

提馏段液相平均分子量:

(86.6891.8)89.24

2LmM

由第二章可知0.9932,0.0518,0.61

DWFyyy

塔顶馏出液，进料液及塔底残液的气相分子量

iii

iMyM

 （3.1）

由式（3.1）得塔顶馏出液的气相分子量

,0.993278.11-=

VDM（10.9932）92.1378.21

由式（3.1）得进料液的气相分子量

,0.6178.11+-=

VFM（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)92.1391.4

VWM

精馏段气相平均分子量

(78.2183.58)80.86

2VnM

提馏段气相平均分子量 ,1

(83.5891.4)84.8

2VmM

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,

DpkPa

进料压力：1040.716115.2

FpkPa

塔底压力：1040.725121.5,

WpkPa 精馏段压力：1

(104115.2)109.6,

2npkPa 提馏段压力：1

(121.5115.2)118.35,

2mpkPa

RT （3.2）精馏段密度：,,109.680.64

2.94

8.314361.09Vnn3

npM

kg/m

RT





提馏段段：

,3.383

Vmkg/m

3.1.3.1平均液相密度

由任务得：98%,35%,2%

DFWaaa

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

,aD表示苯在塔顶温度下的密度，

,bD表示甲苯在塔顶温度下的密度。

,8080.078085

815.15

815.23815.23809.673

aDkg/m







,8080.078085

811.49

811.56811.56806.573

bDkg/m







,105108.5105110

782.68

786.82786.82780.943

aWkg/m







,105108.5105110

782.45

786.12786.12780.883

bWkg/m







,9595.7995100

797.47

798.38798.38792.633

aFkg/m







,9595.7995100

795.63

796.44796.44791.33

bFkg/m







已知混合液密度：

,,,

,,,1

()

(1)iFaFbF

FiFFbFFaFa

aa





 ( 3.3) 进料液密度：797.47795.63

796.83

0.35795.63(10.35)797.473

Fkg/m





馏出液密度：815.083

Dkg/m

釜液密度：3

W=782.67kg/m

精馏段液相平均密度



796.83815.08

Ln=805.96kg/m

提留段液相平均密度



796.83782.67

Lm=784.75kg/m

3.1.4液体平均表面张力

液体的表面张力由下面公式计算

iii

ix

 (3.4)

将

D95.79,80.01708.5

FWttCtC℃,代入式（1.8）和式（1.9）得馏出液

苯和甲苯的表面张力，即

a,D=0.12380.07+30.96=21.11mN/m－

b,D=0.11080.07+30.43=21.56mN/m－

=19.18mN/m

a,F，=19.89mN/m

b,F，

a,W=17.61mN/m，

b,W=18.49mN/m

将以上的结果代入式（3.4）得馏出液的表面张力



D=0.98321.11+10.98321.56=21.12mN/m

进料液的表面张力



F=0.388419.518+10.388419.89=19.61mN/m

残液的表面张力



W=0.023517.61+10.023518.49=18.47mN/m

精馏段液体平均表面张力



nDF11

=+=21.12+19.61=20.365mN/m

22

提留段液体平均表面张力



mFW11

=+=19.61+18.47=19.04mN/m

22 3.1.5液体平均黏度

利用表1.4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粘度

度

,8080.078085

0.3198

0.320.320.304

8080.078085

0.3208

0.3210.3210.307

105108.5105110

0.2423

0.250.250.239

105108.5105110

0.2560.2mPas

mPas

mPa

560.4s

24aD

bW



























,.2476

9595.7995100

0.2793

0.2760.2760.263

9595.7995m

100

0.2781

0.280.280.268Pas

mPas

mPasaF

bF

















液体的黏度由下面公式计

iii

ix

 （3.5）

将以上的结果代入式（3.5）得馏出液的粘度：



D0.9830.319810.9830.32080.3198mPas

进料液的粘度：F0.2765mPas

釜液的粘度：W0.2475mPas

精馏段液体平均黏度



nDF11

=+=0.3198+0.2765=0.2981mPas

22

提留段液体平均黏度



mFW11

=+=0.2765+0.2475=0.262mPas

22

3.1.6体积流率计算

精馏段的体积流率：

由第二章知

100.7kmol/hV，76.39/Lkmolh

乙醇—水连续精馏塔(筛板塔

1 Hefei University

化工原理课程设计

题目:

乙醇—水连续精馏塔（筛板塔）

系别: 生物与环境工程系

专业:_生物工程

学号:

姓名: jiami

指导教师:

2011年 5月 24 日

2 目录

设计任务书

一．概述

1.1 乙醇-水系简介---------------------------------------------------4

1.2筛板塔介绍 --------------------------------------------------4

1.3设计依据-------------------------------------------------------4

1.4技术来源--------------------------------------------------------5

二.设计任务和要求

2.1设计题目---------------------------------------------6

2.2设计任务及操作条件--------------------------------6

2.3设备形式------------------------------------------6

2,4厂址------------------------------------------6

2.5设计内容-------------------------------------------6

三．设计方案

3.1塔的工艺的计算-------------------------------------------7

3.1.1精馏塔的物料衡算---------------------------------------7

3.2.2塔板数的确定-------------------------------------7

精馏塔工艺设计

一、苯 - 氯苯板式精馏塔的工艺设计任务书

（一）设计题目

设计一座苯 -氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为 98.5%的苯 36432吨，塔底馏出液中含苯 1%，原料液中含苯为 61%（以上均为质量百分数）。

（二）操作条件

1. 塔顶压强 4kPa（表压） 2. 进料热状况：饱和蒸汽进料

3. 回流比： R=2Rmin 4. 单板压降不大于 0.7kPa

（三）设计内容

设备形式：筛板塔

设计工作日：每年 330 天，每天 24小时连续运行厂址：青藏高原大气压约为 77.31kpa

的远离城市的郊区设计要求

1. 设计方案的确定及流程说明

2. 塔的工艺计算

3. 塔和塔板主要工艺尺寸的确定

（1）塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定

（2）塔板的流体力学验算

（3）塔板的负荷性能图绘制

（4）生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制

4、塔的工艺计算结果汇总一览表

5、对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论

（四）基础数据

1. 组分的饱和蒸汽压 pi （ mmH）g

温度，（℃） 80.1 85 90 95 100 105

苯 757.62 889.26 1020.9 1185.6

5 1350.

4 1831.7

氯苯 147.44 179.39

5 211.35 253.75

5 296.1

6 351.355

温度，（℃） 110 115 120 125 130 131.75

苯 2313 2638.5 2964 3355 3746 4210

氯苯 406.55 477.12

5 547.7 636.50

5 725.3

1 760

2. 组分的液相密度 ρ（kg/m3）组分 A B C

苯 6.023 1206.35 220.24

氯苯 7.1338 2182.68 293.767

、苯 - 氯苯板式精馏塔的工艺计算书（精馏段部分）

一）设计方案的确定及工艺流程的说明

精馏塔的介绍

无论是平衡蒸馏还是简单蒸馏，虽然可以起到一定的分离作用，但是并不能将混合物分离为具有一定量的高纯度产品。在石油化工生产中常常要求获得纯度很高的产品，通过精馏过程可以获得这种高纯度的产品。

精馏过程所用的设备称为精馏塔，大体上可以分为两大类：①板式塔，气液两相总体上作多次逆流接触，每层板上气液两相一般作交叉流。②填料塔，气液两相作连续逆流接触。

一般的精馏装置由精馏塔塔身、冷凝器、回流罐，以及再沸器等设备组成。进料从精馏塔中某段塔板上进人塔内，这块塔板称为进料板。进料板将精馏塔分为上下两段，进料板以上部分称为精馏段，进料板以下部分称为提馏段。

塔板的分类

板式塔是一种应用极为广泛的气液传质设备，它由一个通常呈圆柱形的壳体及其中按一定间距水平设置的若干塔板所组成。板式塔正常工作时，液体在重力作用下自上而下通过各层塔板后由塔底排出；气体在压差推动下，经均布在塔板上的开孔由下而上穿过各层塔板后由塔顶排出，在每块塔板上皆储有一定的液体，气体穿过板上液层时，两相接触进行传质。

板式塔种类繁多，通常可分类如下：

按塔板结构分，有泡罩板、筛板、浮阀板、网孔板、舌形板等等。历史上应用最早的有泡罩塔及筛板塔，20世纪50年代前后，开发了浮阀塔板。现应用最广的是筛饭和浮阀塔板，其他不同型式的塔板也有应用。一些新型塔板或传统塔板的改进型也在陆续开发和研究中。

按气液两相的流动方式分，有错流式塔板和逆流式塔板，或称有降液管塔板和无降液管塔板。有降液管塔板应用极广，它们具有较高的传质效率和较宽的操作范围；无降液管的逆流式塔板也

常称为穿流式塔板，气液两相均由塔板上的孔道通过。塔板结构简单，整个塔板面积利用较充分。常用的有穿流式筛板、穿流式栅板、穿流式波纹板等。

按液体流动型式分，有单流形、双流形、U形流形及其他流形(如四流形、阶梯形、环流形等)。