2精馏塔的工艺计算
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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。
X
HK,D 0.01 X LK,W 0.005
表2.1 进料和各组分条件
编号组分f i /kmol/h f i /%
1 苯 3.5448 1.5625
2 甲苯10.634
3 4.6875
3 乙苯212.6868 93.7500
总计226.8659 100
由《分离工程》P65式3-23得:
LK
F1
Z X LK ,w
i 1 (式 2.
1)
226.8659
0.015625 0.046875 0.005
1 0.01 0.005 X
HK ,D
X
LK ,W 13.2434Kmol/h
W=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/h
2 W
X 2,W
213.6225 0.005 1.0681 Kmol/h
d2f2 210.6343 1.0681 9.5662 Kmol/h
d a D X3, D 13.2434 0.01 0.132434 Kmol/h
3 f3 d3 212.6868 0.13243
4 212.5544 Kmol/h
表2-2 物料衡算表
编号组分f i/kmol/h 馏出液d i 釜液i
1 苯 3.5448 3.5448 0
2 甲苯10.634
3 9.5662 1.0681
3 乙苯212.6868 0.132
4 212.5544
总计226.8659 13.2434 213.6225 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):
In (P S/P C) (1 x) 1 (Ax Bx1.5 Cx3 Dx6)
x 1 T/T C
表2-3 物性参数
组份相对分子质量临界温度T C临界压力P 苯78 562.2 48.9 甲苯92 591.8 41.0 乙苯106 617.2 36.0
注:压力单位0.1Mpa,温度单位K 名称 A B
表2-3饱和蒸苯-6.98273 1.33213 -2.62863 -3.33399
汽压大联式甲苯-7.28607 1.38091 -2.83433 -2.79168 数据
乙苯-7.48645 1.45488 -3.37538 -2.23048
以苯为例,x 1 T/T c 1 318.15/562.2 0.434
ln( Ps p) (1 0.434) 1
(6.98273 0.434 1.33213 0.4341'5 2.62863 0.4343 3.33399 0.4346) 5.1
S 0
P exp( 5.1) 48.9 0.2974 0.1MPa P a
同理,可得P0 0.0985 0.1MPa
露点方程:0器-,试差法求塔顶温度
i 1 P i P
表试差法结果统计
故塔顶温度=1055C
、塔顶压力塔顶压力P顶1.013 0.1Mpa
三、塔底温度
n
故塔底温度=136 C 四、塔底压力 塔底压力P 底1.013 0.1Mpa 五、进料温度
进料压力为P 进1.013 0.1Mpa ,
n
泡点方程: P i 0
X i p
i 1
试差法求进料温度
故进料温度=133 C 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
t 顶 105.5 C,苯 5.961 甲苯 2.514 乙苯 1;
泡点方程:
P i X i p
i 1
试差法求塔底温度
t 底136 c,甲苯
1.96
乙苯
1 ;
t 进133 C, 苯 4.38 甲苯1.97 乙苯1
综上,各个组份挥发度见下表
组份 进料温度133
塔顶温度105.5
塔底温度136 平均相对挥发度
苯 4.38 5.961
5.1705
甲苯 1.97 2.514 1.96 2.148 乙苯
1
1
1
1
据清晰分割结果,计算最少平衡级数
lg((沁)D (独)W ) lg (皿 212.5544
) 比m
汽說
1324
6
・26
2.2.2塔板数的确定 —、最小回流比R min
本设计为泡点进料,即饱和液体进料,q=1
试差法求得 2.3
则最小回流比
二、实际回流比
根据混合物分离的难易程度,取实际回流比为最小回流比的 1.2倍
则 R=1.2 R min =1.2 为.304=1.565
由恩特伍德公式:
i (x
i,D
)
m
R min
i X
i
i X i i
5.1705 0.015625
5.1705
2.148 0.046875
2.148
i
( X i ,D ) m 5.1705 0.2677 5.1705 2.3
2.148 0.7223 1 0.01〔〔 304 2.148 2.3 1 2.3