化工原理 丙烯浮阀塔顶(4)

化工原理课程设计

qnF=50 kmol/h，xF＝65%，

xW＝ 2％ xD＝98％

解得：qnD=32.8125koml/h ,qnW= 17.1875koml/h. 精馏段：yn?1?xR?xn?D=0.93xn+0.0677 R?1R?1qnL?RqnD=13.47*32.8125=442kmol/h qnV?(R?1)qnD=(13.47+1)*474.8kmol/h

'qnL?qnL?qqnF=442+50=492kmol/h 'qnV?qnV?(q?1)qnF=474.8kmol/h

提馏段：ym?1?L?qFWxn?xW=1.04xn-0.000724

L?qF?WL?qF?W相平衡方程： xn?ynyn ???(??1)yn1.13?0.13yn在精馏段：直至Yi< Yf 理论进料位置：第i块板

在提馏段：直至Yn< YW 计算结束。理论板数：Nt=n（含釜） 利用逐板计算法计算理论板数，用excel输出结果如下：

序号

1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

X

0.977459 0.974128 0.970651 0.967023 0.96324 0.959301 0.955201 0.950939 0.946513 0.941922 0.937163 0.932237

Y 0.98 0.977037 0.973939 0.970705 0.967331 0.963814 0.96015 0.956337 0.952374 0.948257 0.943987 0.939562

序号

67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78

X

0.608032 0.602764 0.597129 0.591112 0.584695 0.577863 0.570601 0.562896 0.554737 0.546115 0.537023 0.527457

Y

0.636745 0.631629 0.62615 0.620291 0.614032 0.607359 0.600253 0.592701 0.584688 0.576203 0.567236 0.55778

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13 14 15 16 17 18 19 20 0.927144 0.921884 0.916458 0.910869 0.90512 0.899213 0.893152 0.886944 0.93498 0.930244 0.925352 0.920306 0.915109 0.909761 0.904268 0.898632 79 80 81 82 83 84 85 86 0.517417 0.506905 0.495927 0.484496 0.472624 0.460334 0.447647 0.434593 0.547832 0.53739 0.526457 0.515041 0.503151 0.490805 0.478023 0.464829 21 0.880592 22 0.874105 23 0.867488 24 0.86075 25 0.8539 26 0.846947 27 0.8399 28 0.832772 29 0.825572 30 0.818312 31 0.811005 32 0.803662 33 0.796297 34 0.788922 35 0.781549 36 0.774193 37 0.766864 38 0.759577 39 0.752342 40 0.745173 41 0.73808 42 0.731074 43 0.724165 44 0.717364 45 0.71068 46 0.70412 47 0.697692 48 0.691404 49 0.685261 50 0.679268 51 0.673431 52 0.667753 53 0.662237 54 0.656885 0.892858 0.886951 0.880917 0.874764 0.868498 0.862127 0.85566 0.849107 0.842478 0.835782 0.82903 0.822234 0.815406 0.808556 0.801697 0.794841 0.787999 0.781184 0.774406 0.767678 0.761011 0.754414 0.747898 0.741474 0.735149 0.728932 0.722831 0.716854 0.711005 0.705292 0.69972 0.694291 0.68901 0.68388 87 0.421205 88 0.407521 89 0.39358 90 0.379428 91 0.365112 92 0.350681 93 0.336188 94 0.321684 95 0.307221 96 0.292852 97 0.278626 98 0.264592 99 0.250796 100 0.237281 101 0.224085 102 0.211243 103 0.198785 104 0.186738 105 0.175122 106 0.163955 107 0.15325 108 0.143014 109 0.133251 110 0.123964 111 0.115148 112 0.106799 113 0.098908 114 0.091464 115 0.084456 116 0.077869 117 0.071688 118 0.065897 119 0.06048 120 0.055419 0.451253 0.43733 0.423097 0.408599 0.393881 0.378992 0.363985 0.348912 0.333827 0.318786 0.303842 0.289047 0.274452 0.260104 0.246048 0.232324 0.218968 0.206012 0.193483 0.181403 0.169789 0.158656 0.14801 0.137857 0.128198 0.11903 0.110347 0.10214 0.094399 0.08711 0.08026 0.073832 0.067809 0.062175

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55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 0.6517 0.646681 0.644335 0.6418 0.639062 0.636107 0.632921 0.629487 0.625789 0.621812 0.617539 0.612951 0.678903 0.674081 0.671824 0.669385 0.666748 0.663901 0.660828 0.657513 0.653942 0.650097 0.645961 0.641516

121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 0.050696 0.046295 0.042197 0.038386 0.034845 0.031558 0.028509 0.025683 0.023066 0.020643 0.018402 0.056912 0.052 0.047422 0.043161 0.039197 0.035515 0.032096 0.028926 0.025987 0.023265 0.020745

由上表可以看出所需的理论板数为131块（含釜）， 则实际板数为217,与假设近似，可以认为假设合理！

塔压重新估算：pW= pD?217*0.1*9.81*1=1932.66KPa=1.9MPa

3.4提馏段气液负荷计算

3.4.1塔顶混合物物性数据

1.72Mpa、43℃下，塔顶混合物质由丙烯压缩因子0.8校正后，得到塔顶混合物物性数据： 气相密度：ρV =36.2kg/ m3 液相密度：ρL =482kg/ m3 液相表面张力：σ=5.0mN/m

3.4.2精馏段气液负荷计算

qmV?qnVM?20092.8kg/h?5.5813kg/sqVV?qmV?V?555.05m3/h?0.1542m3/s

qmL?qnLM?18564kg/h?5.1567kg/s

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qqmL3VL???38.51m/h?0.0107m3/s

L此次设计按照塔底的数据进行 3.4.3塔底混合物物性数据

丙烯：1.9MPa，53℃下，丙稀的物性数据：

气相密度：ρ3 V =30kg/ m液相密度：ρL =430kg/ m3

液相表面张力：σ=4.5mN/m

丙烷：1.9MPa，53℃下，丙烷的物性数据：

气相密度：ρ，3 V =28kg/ m液相密度：ρ‘3

L =450kg/ m液相表面张力：σ=4.0 mN/m

塔底混合物由物性数据矫正得，丙烷的临界温度TC?373K力PC?3.9MPa 查得，压缩因子为0.98

按塔底塔板气液相组成修正混合物物性：?PMv=

RTZ 气相密度 ?3v=27.9kg/m；液相密度?L=449.8kg/m3； 液相表面张力?=4.09mN/m ； 平均摩尔质量M=43.96；

q,mv= q,nvM,= 474.8*44=20891.2kg/h

q,vv= q,MV/ρ,V=20891.2/28=746.1 m3/h =0.21 m3/s q,ml= q，nlM，=492*44=21648 kg/h q,，vl= q，Ml/ρ

l

=21648/450=48.1 m3/h =0.0134m3/s

4.热量衡算

1）再沸器热流量：QR=V’·r’

再沸器加热蒸气的质量流量：GR= QR/rR

临界压

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2） 冷凝器热流量：QC=V·r

冷凝器冷却剂的质量流量：GC= QC/(cl·(t2-t1))

2.2塔高与塔径的计算 2.2.1塔径

气相流量：

qVVs′=qmVs′/ρv′=0.21 m3/s

L′

液相流量： qVLs′=qmLs′/ρ

=0.0134m3/s qVLs?LqmLs?VF??LV两相流动参数： =0.256 qVVs?VqmVs?L初选塔板间距 HT=0.45m,查《化工原理》（下册）P107筛板塔泛点关联图，

得：C20=0.06 0.2????20??L??V＝0.169861m/s 液泛气速： uf?C?V 取泛点率0.7

操作气速：u = 泛点率 ×uf=0.11890 m/s

qVVs2A? 气体流道截面积： =1.766 m uC?C20??所以，气体负荷因子： =0.043681 选取单流型弓形降液管塔板，取Ad / AT=0.12; 则A / AT=1- Ad / AT =0.88 截面积: AT=A/0.88=2.007 m2 塔径： =1.5986m D?4AT 圆整后，取D=1.6m

符合化工原理书P108表6.10.1及P110表6.10.2的经验关联

?22

AT?D 实际面积： =2.011 m4

?降液管截面积：Ad=AT×0.12= 0.241 m2

气体流道截面积：A=AT-Ad=1.769 m2

qVVsu?实际操作气速： = 0.1187m/s A实际泛点率：u / uf =0.6987

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