第三章 精馏过程系统设计

————丙烯、丙烷精馏装置设计

3.1 设计条件

1. 工艺条件：饱和液体进料，进料丙烯含量xf＝65％（摩尔分数） 塔顶丙烯含量xD＝98％，釜液丙烯含量xw≤2％，总板效率为0.6。 2．操作条件：

1）塔顶操作压力：P=1.62MPa（表压） 2）加热剂及加热方法：加热剂——水蒸气 加热方法——间壁换热 3）冷却剂：循环冷却水 4）回流比系数：R/Rmin=1.4。 3．塔板形式：筛板 4．处理量：qnfh=70kmol/h 5．安装地点：大连 6．塔板设计位置：塔底

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3.2 物料衡算及热量衡算

1物料衡算：

F?D?WFzf?Dxd?Wx w其中： D ——塔顶采出 W ——塔底采出 F ——进料量

Xd ——塔顶产品组成，摩尔分数 Xw ——塔底产品组成，摩尔分数 Zf ——进料组成，摩尔分数

解得结过果： D?45.9375kmol/h W?24.0625kmol/h 2．求质量流量：

Md=0.98*42+0.02*44=42.04 kg/kmol; Mw=0.02*42+0.98*44=43.964 kg/kmol; Mf=0.65*42+0.35*44=42.7 kg/kmol

则 qMd = D?Md/3600 =0.5364kg/s ; qMw = W?Mw/3600 =0.2939kg/s qf=F?Mf/3600=0.8303 kg/s 其中：

Md，Mw，Mf——塔顶，塔底，进料物流摩尔质量kg/kmol；qMd，qMd，qf——塔顶。塔底，进料物流质量流量kg/s。

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3. 塔内气、液相流量：

1）精馏段：L =R?D; V =(R+1)?D;

2）提馏段：L'=L+q?F; V'=V-(1-q)?F; L'=V'+W; 其中q=1；

则：L’=L+F; V’=V 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 2）冷凝器热流量：Qc=V?Cp?(t2-t1)

冷凝器冷却剂的质量流量：Gc= Qc/(Cl?(t2-t1))

3.3 塔板数的计算

1 相对挥发度的计算：

通过对给定的温度—组成表格，计算相对挥发度α α=Ka/Kb=(ya*xb)/(yb*xa)

计算后平均，算得，1.72Mpa（绝）下α=1.131583 1.82Mpa（绝）下α=1.127408 平衡关系：x=y/(α-(α-1)y). 2 估算塔底的压力：

已知塔顶的压力为1.62Mpa（表） 即1.72Mpa（绝） 工程经验每块塔板压降100mm液柱，丙烷-丙烯：密度 460。则塔底压力可以通过公式：P=N*0.1*460*9.8/1000000。 其中N是假设实际塔板数，P单位为Mpa

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3 给出假设，进行迭代： 具体为：

假设实际板数——确定塔顶塔底压力——根据压力和组成算出相对挥发度——平均相对挥发度——理论板数—— 实际板数——与假设比较 其中：Rmin?XD?ye R?1.4Rmin ye?xe q线方程 ye=0.65

平衡关系 xe?精馏线方程 y? 提馏线 y n?1?流程图：

ye

??(??1)yexR?D R?1R?1qnL?qqnFqnWxn?xWqnL?qqnF?qnWqnL?qqnF?qnW

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