丙烯精馏.doc

第三章 精馏过程系统设计 ————丙烯、丙烷精馏装置设计 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 6．塔板设计位置：塔底 物料衡算及热量衡算 1物料衡算： 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： 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。 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??(t2-t1) 冷凝器冷却剂的质量流量：Gc= Qc/(Cl?(t2-t1)) 塔板数的计算 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). 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 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： q线方程 =0.65 平衡关系 精馏线方程 提馏线 流程图： 计算程序： #include stdio.h main(){ float x,y,a,d1,d2,w1,w2; int n=1;”,a,d1,d2,w1,w2）; y=0.98; x=y/(a-(a-1)*y); n++; for(;;n++) { y=d1*x+d2; x=y/(a-(a-1)*y); if(x0.65(0.65-x)0.00001) break; else continue;} printf(in=%d\n,n); n=n+1; for(;;n++) { y=w1*x+w2; x=y/(a-(a-1)*y); if(x0.02(0.02-x)0.00001) break; else continue;} printf(total=%d\n,n); } 其中a,d1,d2,w1,w2分别为 相对挥发度，精馏线斜率，精馏线截距，提馏线斜率，提馏线截距。 迭代结果： 第一次：首先假设100块实际板。 利用excel计算出塔底压力1.76508Mpa，插值出α=1.129701 计算出 d1=0.939677，d2=0.059117。 再通过精馏线与q线的交点计算出w1=1.031598，w2=-0.00063。 带入程序，得理论进料为51块板，理论总板数为108块（包括釜） 则实际板数为（108-1）/0.6=178.333块。 第二次：实际板为178.333块。计