精馏塔设计(2)

21.0020.0019.0018.0017.0016.0015.0014.0013.0012.0011.0010.009.008.007.006.005.004.003.002.001.000.000.000.501.001.502.002.503.003.504.004.505.005.506.006.507.007.508.008.50

(3) 逐板计算法求理论板数 精馏段操作线方程: yn?1?相平衡方程: y??x1?(??1)xWV0RR?1xn?xDR?1?0.59xn?0.375

?2.47x1?1.47xWV0

提馏段操作线方程：ym?1?xm?xw?1.454xm?0.0159

x1=0.80 x2=0.7 x3=0.6 x4=0.53 x5=0.47 x6=0.43 x7=0.387 x8=0.328 x9=0.257 y1=Xd=0.91 y2=0.85 y3=0.79 y4=0.73 y5=0.68 y6=0.65 y7=0.609 y8=0.547 y9=0.461 6

x10=0.184 y10=0.358 x11=0.118 y11=0.248 x12=0.069 y12=0.155 x13=0.036 y13=0.085 x14=0.0153 y14=0.037 由x6=0.43<0.45,故第六板加料，第5板后为提馏段 总理论板为14块（包括再沸器），进料为第六块。 (4)全塔效率

由t-x-y图可查得tD=82.26℃,tW=108.82℃,tF=97.1℃ 全塔平均温度t?tD?tW2?82.26?108.822?95.54℃

全塔平均温度t=95.54℃下苯、甲苯黏度如下表3-2 组分

黏度?\\mpa.s μm=xFμ苯+（1-xF）μ

甲苯

苯(A) 0.245

甲苯(B) 0.0.273

=0.45*0.245+0.55*0.273 =0.2604mpa.s

全塔效率: ET?0.49(??L)?0.245?0.49?（5）精馏段实际板数 N精?NTETNTET1(2.47?0.21604)?10块

0.245?55%

?50.5580.55 提馏段实际板数 N提???15块

2.3塔径及塔高的确定

2.3.1操作参数及物性参数的确定

(1) 压强

操作压强 PD=4+101.3=104.3kPa

进料板压强PF=PD+N精×0.7=104.3+10×0.7=112.3kPa 塔釜压强降Pw=PF+N提×0.7=116.9+25×0.7=122.8kPa

7

精馏段平均操作压强Pm精? 提馏段平均操作压强Pm精?PD?PF2PF?PW=108.8kPa =117.55kPa

2(2)平均温度

精馏段平均温度 tm精?提馏段平均温度 tm提?tD?tF2tW?tF2?89.68℃ ?102.96℃

(3)平均分子量

由xF=0.43,查t-x-y图知:yF=0.65 进料板气相平均摩尔分子量

MVmF=yFMA+(1-yF)MB=0.65*78+0.35*92=82.9Kg/Kmol

进料板液相平均摩尔分子量

MLmF=xFMA+(1-xF)MB=0.43*78+0.57*92=87.98Kg/Kmol

由xW=0.035,查t-x-Y图得yW=0.082 塔底气相平均摩尔分子量

MVmW=ywMA+(1-yw)MB=0.082*78+0.918*92=90.85Kg/Kmol

塔底液相平均摩尔分子量

MLmW=xwMA+(1-xw)MB=0.035*78+0.965*92=91.51Kg/Kmol 由 xD=0.91查 t-x-y图 得yD=0.80 塔顶气相平均摩尔分子量

MVmD=yDMA+(1-yD)MB=0.91*78+0.09*92=79.26Kg/Kmol 塔顶液相平均摩尔分子量

MLmD=yDMA+(1-yD)MB=0.80*78+0.2*92=80.80Kg/Kmol 精馏段气相平均摩尔分子量

MVm精?MVmD?MVmF2MVmW?81.08Kg/Kmol

提馏段气相平均摩尔分子量 MVm提??MVmF2MLmD?86.87kg5Km/ol

精馏段液相平均摩尔分子量 MLm精??M2LmF?83.3K9gK/mol

提馏段液相平均摩尔分子量

MLm提?MLmW?M2LmF?88.745Kg/Kmol

(4)平均密度

由塔顶温度tD=82.26℃时,查苯-甲苯密度于表3-3

表3-3 塔顶苯-甲苯密度 组分 苯(A)

甲苯(B)

8

密度ρ\\Kg/m3 810 807.4

由塔底温度tW=108.82℃时,查苯-甲苯密度于表3-4 表3-4 塔底苯-甲苯密度 组分 苯(A) 密度ρ\\Kg/m3 780

甲苯(B) 784

由进料温度tF=97.1℃时,查苯-甲苯密度于表3-5 表3-5 进料苯-甲苯密度

组分 苯(A)

密度ρ\\Kg/m3 塔底液相平均密度 进料液相平均密度塔顶液相平均密度

1?aA?aB甲苯(B) 792

794

?LmW?791.63kg/m3

3?LmW1?A??B?LmF1?aAaB?AaA?BaB??LmF?797.28kg/m

?LmD??A??B??LmD?809.776kg/m

?789.455kg/m ?798.528kg/m

333提镏段液相平均密度?Lm提?精馏段液相平均密度?Lm精?提馏段气相平均密度

?Vm提??LmF??LmW?LmF2??LmD2Pm提MVm提RTPm精MVm精RT?3.266kg/m

3精馏段气相平均密度

?Vm精??2.928Kg/m

3(5)表面张力

由塔顶温度t=82.26℃ 时,查苯-甲苯表面张力于表3-6 组分 苯(A) 表面张力?\\mN/m

甲苯(B) 21.50

21.25

表3-6 塔顶苯-甲苯表面张力

由塔底温度t=108.82℃ 时,查苯-甲苯表面张力于表3-7 表3-7 塔底苯-甲苯表面张力 组分 苯(A) 表面张力?\\mN/m

甲苯(B) 18.33

17.75

由进料温度 t=97.1℃ 时,查苯-甲苯表面张力于表3-8 表3-8 进料苯-甲苯表面张力 组分 苯(A)

甲苯(B)

9

表面张力?\\mN/m 19.08 19.40

进料板表面张力?mF?0.43*19.08?0.57*19.40?19.26mN/m 塔顶表面张力?mD?0.914*21.25?0.086*21.56?21.272mN/m 塔底表面张力?mW?0.035*17.75?0.965*18.33?18.31mN/m 提镏段表面张力平均值

???mW ?m提?mF?18.79mN/m

2精镏段表面张力平均值

???mD ?m精?mF?20.668mN/m

2(6)液体黏度

由塔顶温度t=82.26℃时,查苯-甲苯黏度于表3-9 表3-9 塔顶苯-甲苯黏度 组分 苯(A) 黏度 ?\\cP 甲苯(B) 0.319

0.29

由塔底温度t=108.82℃ 时,查苯-甲苯黏度于表 3-10 表 3-10 塔底苯-甲苯黏度 组分 苯(A) 黏度 ?\\cP 甲苯(B) 0.249

0.219

由进料温度t=97.1℃ 时,查苯-甲苯黏度于表 3-11 表 3-11 进料苯-甲苯黏度 组分 苯(A) 黏度 ?\\cP 甲苯(B) 0.275

0.250

用公式lg?LM??xilg?i得： 进料处平均黏度?mF?0.264cP塔顶处平均黏度?mD?0.292cP 塔底处平均黏度?mW?0.248cP 提馏段液体黏度平均值?m提?精镏段液体黏度平均值?m精?1212(?mF??mW)?0.256cP (?mF??mD)?0.278cP

(7)气液负荷计算

V?(R?1)D?91.817Kmol/h L?RD?54.187Kmol/h

V?V?(1?q)F?91.817Kmol/h L?L?qF?133.537Kmol/h

''精馏段Vs?VMVm精3600?Vm精?0.707m/s Ls?3LMLm精3600?Lm精?0.00157m/s

3 10

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