二__工艺计算及主体设备设计.docx

二工艺计算及主体设备设计2.1 精馏塔的物料衡算2.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量 甲苯的摩尔质量 2.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 2.1.3 F、D、W 的摩尔流量原料处理量总物料衡算 苯物料衡算 联立解得2.2 塔板数的确定2.2.1理论板层数的求取苯-甲苯属于理想物系，可采用图解法求最小回流比。1）由手册查得苯-甲苯物系的气液平衡数据，绘出图，见图A2）求最小回流比及操作回流比采用作图法求最小回流比。在图A中对角线上，自点e（0.336,0.336）作垂线ef即为进料线（q线）,该线与平衡线的交点坐标为=0.55，=0.336故最小回流比为取操作回流比为3）求精馏塔的气、液相负荷4）求操作线方程精馏段操作线方程：提馏段操作线方程：5）求理论板数采用化工流程模拟软件Aspenplus模拟求解。塔顶温度=82.29℃，塔釜温度=116.325℃，全塔平均温度tm =99.31℃。平均温度下的相对挥发度为 相平衡方程 解得 即 用精馏段操作线和相平衡方程进行逐板计算 = 0.992 ， =0.9810.993，0.9830.986，0.9660.972，0.9360.948，0.8840.907，0.8020.843 0.6890.754 0.5590.6510.4360.5540.3390.478 0.275因为=0.336故精馏段理论板数 n=10。用提留段操作线和相平衡方程继续逐板计算0, 0.387,0.207; 0.2890.1440.198,0.193; 0.124,0.0550.070,0.030; 0.033,0.014因为 所以提留段理论板数 n=6（不包括塔釜再沸器）6）全塔效率的计算查温度组成图得到，塔顶温度80.94℃，塔釜温度109.18℃，全塔平均温度95.06℃。分别查得苯、甲苯在平均温度下的粘度0.267 mPa.s，0.275 mPa.s平均粘度由公式，得平均温度下的相对挥发度为全塔效率ET2.2.2实际板层数的求取精馏段实际板层数 N精=10/0.543=18.419提馏段实际板层数 N提=6/0.543=11.0512进料板在第19块板。2.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算2.3.1 操作压力计算 塔顶操作压力 4+101.3=105.3 kPa每层塔板压降 △P＝0.7 kPa进料板压力＝105.3+0.7×19＝118.6 kPa塔底操作压力= 105.3+0.7×31＝127.0 kPa精馏段平均压力 P m1 ＝（105.3+118.6）／2＝111.9 kPa提馏段平均压力P m2 =（118.6+127.0）/2 =122.8 kPa2.3.2 操作温度的计算依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中苯、甲苯的饱和蒸气压由安托尼方程计算，计算过程略。计算结果如下： 塔顶温度 80.94℃进料板温度 97.13℃ 塔底温度 109.18℃精馏段平均温度=（ 80.94+97.13）/2 = 89.03℃提馏段平均温度=（97.13+109.18）/2 =103.15℃2.3.3 平均摩尔质量计算 塔顶平均摩尔质量计算 由 = 0.992,=0.98178.22kg/kmol78.38kg/kmol进料板平均摩尔质量计算 由上面理论板的算法，得＝0.478，＝0.275 85.43kg/kmol88.27kg/kmol塔底平均摩尔质量计算由,由相平衡方程，得0.03391.67kg/kmol91.93kg/kmol精馏段平均摩尔质量 81.82kg/kmol83.32kg/kmol提馏段平均摩尔质量88.55kg/kmol90.10kg/kmol平均密度计算 1)气相平均密度计算精馏段的平均气相密度由理想气体状态方程计算，即 3.04 kg/m3提馏段的平均气相密度3.21 kg/m32)液相平均密度计算 液相平均密度依下式计算，即 塔顶液相平均密度的计算 由80.94℃，查手册得 813.2kg/m3，808.2 kg/m3塔顶液相的质量分率 0.978，814.99 kg/m3进料板液相平均密度的计算由进料板温度 97.13℃，查手册得795kg/m3，793.9kg/m3进料板液相的质量分率 0.243，794.3kg/m3塔底液相平均密度的计算由109.18℃，查手册得 779.1kg/m3，780.9kg/m3塔底液相的质量分率 0.012，781.25kg/m3精馏段液相平均密度为 804.6kg/m3提馏段液相平均密度为787.8kg/m32.3.5 液体平均表面张力计算液相平均表面张力依下式计算，即塔顶液相平均表面张力