化工原理精馏设计计算（新）1(3)

二．板式精馏塔的工艺计算

2.1塔内物料组成以及塔内温度的确定

2.1.1 清晰分割

进料组成可见下表1-1所示：

组分i Zi 正丁烷 0.35 正戊烷 0.25 正己烷 0.25 正庚烷 0.15 由分离要求可知正戊烷为轻关键组分，正己烷为重关键组分。 塔顶轻组分量：dl?100?0.9?0.25=22.5Kmol?h?1 塔底轻组分量：wl=100?0.25 ?（1-0.9）=2.5Kmol?h?1 塔顶重组分量：dh=100 ? (1-0.9)?0.25=2.5Kmol?h?1 塔底重组分量：wh=100?0.9 ?0.25=22.5Kmol?h?1 各物质组成见下表： 组分i Zi fi(kmol/h) di(kmol/h) xD,i 正丁烷 0.35 35 35 0.583 0 0 正戊烷 0.25 25 22.5 0.375 2.5 0.0625 正己烷 0.25 25 2.5 0.042 22.5 0.5625 正庚烷 0.15 15 0 0 15 0.375 ?1 100 60 1 40 1 wi xW,i

2.1.2计算塔顶和塔底温度 2.1.2.1塔顶温度

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假设塔顶温度为700C，计算如下表所示： 组分i yDi ki yDi0 C4 C50 0.375 0.687 0.5459 0.042 0.281 0.1480 0C6 ?1 1.0074 0.583 1.86 ki 0.3135 故可知所设塔顶温度为700C正确

2.1.2.2塔底温度

假设塔底温度为1270C，计算如下表所示

组分i xwi ki xwiki C50 0C6 0C7 ?1 0.0625 2.1 0.1313 0.5625 1.195 0.6722 0.375 0.54 0.2025 1.006 故可知所设塔底温度为1270C正确

2.1.3用非清晰分割计算各组分的相对挥发度以及其他相关值

0以重关键组分C6为对比组分，计算列表如下

组分i kDi C04 0C5 C06 0C7 1.86 6.919 5.6 0.687 2.445 2.1 0.281 1 1.195 0.122 0.434 0.54 ?ihD kwi 12

?ihw ?ih 4.686 5.569 1.757 2.073 1 1 0.4519 0.443 将以上数据代入汉斯特别克公式可得到

?d??d?log?ihlog???log????w?i?w?hlog?lh??d??d??log?log???????w?h???w?l=-0.9542+

log?i,h0.3166(0.9542+0.95

42)=6.0278 log?ih-0.9542

分别将各关键组分的?ih值代入上式求得d计算结果列表如下 组分i 0 C4?w?，并进一步求得d,w,xiii0C6 0C7 Di,xwi

C50 ?/ ?ih 5.569 3.475?10 32.073 1 0.443 ?dw? i8.995 111 8.147?10?4 15 0.012 14.988 0.0002 0.3750 / fi di wi xDi 35 34.999 0.001 0.5832 2.5?10?5 25 22.499 2.501 0.3750 0.0625 25 2.498 22.502 0.0416 0.5625 100 60.008 39.992 1 1 xwi 由上表数据可知

dil22.499w22.502??0.9 ih??0.9 fil25fih25 因此可知符合分离要求

2.1.4验证非清晰分割计算的结果以确定塔顶和塔底温度

假设塔顶温度为700C，验算如下表所示：

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组分i yDi 0 C4C50 0C6 0C7 ?1 / 1.009 0.5832 1.86 0.3135 0.3750 0.687 0.5459 0.0416 0.281 0.1480 0.0002 0.122 0.0016 ki yDiki经上表验证结果可知所设塔顶温度为700C正确 假设塔底温度为1270C，验算如下表所示： 组分i xwi ki xwiki 0 C4C50 0C6 0C7 ?1 / 2.5?10?5 5.6 0.00014 0.0625 2.1 0.1313 0.5625 1.159 0.6722 0.3750 0.54 0.2025 1.006 经上表验证结果可知所设塔顶温度为1270C正确

2.1.5进料温度的求取

设进料温度为890C，计算结果如下表所示： 组分i xFi ki kixFi 0 C4 C50 0.4 0.95 0.38 0 C6 0 C7 ? 0.2 2.35 0.47 0.3 0.43 0.129 0.1 0.195 0.0195 1 0.9985 故可知进料温度为890C

2.2塔板数的确定

2.2.1由芬斯克方程求最小理论板数

由理论级公式可得

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??xl??xhlog???x?????x?h???lD?Sm?log?lh??????w????0.3750??0.5625??log?????????0.0416??0.0625??=6.03（块） =

log2.0732.2.2由恩德伍德法求最小回流比

由塔顶和塔底温度可知平均温度为 t=

DtD?Wtw60.008?70?39.992?127==92.80C F100依据以下两式计算最小回流比

?izi?e （1） ?i?1?i??c

?ixDi?Rm?1 （2） ????i?1ic以重组分为对比组分，在平均温度为102.680C下的各组分k值及相对挥发度如下表所示： 组分i ki 0 C4C50 0C6 0C7 ? 2.8 5.6 0.35 1.12 2.24 0.25 0.5 1 0.25 0.235 0.47 0.15 1 ?ih Zi 饱和液体进料时，汽化分率e取值为0，此时把上表对应值代入式（1）可得

5.6?0.352.24?0.251?0.250.47?0.15????0

5.6??2.24??1??0.47??由上式可解得 ??1.27

把??1.26代入（2）式可得

5.6?0.58322.24?0.3751?0.04160.47?0.0002????Rm?1

5.6?1.272.24?1.271?1.270.47?1.27 由上式可解得 Rm?0.47

取操作回流比为1.6，即可得回流比为R=1.6Rm=0.752

2.2.3根据吉利兰方程求理论板数

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