精餾塔的計(jì)算

1、本次設(shè)計(jì)的一部分是設(shè)計(jì)苯酐輕組分塔，塔型選用F1浮閥塔，進(jìn)料為兩組分進(jìn)料連續(xù)型精餾。苯酐為重組分，順酐為輕組分，從塔頂蒸除去，所以該塔又稱為順酐塔。5.1 確定操作條件 順酐為揮發(fā)組分，所以根據(jù)第3章物料衡算得摩爾份率： 進(jìn)料： 塔頂： =0.8502 塔底： =0.002 該設(shè)計(jì)根據(jù)工廠實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)文獻(xiàn)給出實(shí)際回流比R=2（R=1.3Rmin），及以下操作條件： 塔頂壓力：10.0kPa； 塔底壓力：30.0kPa； 塔頂溫度：117.02； 塔底溫度：237.02； 進(jìn)料溫度：225； 塔板效率：ET=0.5 5.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理 （1）精餾段：F, xF12nn+1x1 y2x2 yn

2、 xn yn+1V , y1L,xD D,xD圖5-1 精餾段物流圖 平均溫度： 平均壓力：pa根據(jù)第3章物料衡算，列出精餾段物料流率表如下：表5-1精餾段物料流率物料質(zhì)量流量 kg/h分子量kg/kmol摩爾流量kmol/h內(nèi)回流3409.22409834.7880 標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積： V0=Nm3/h 操作狀況下的體積： V1= =1103.2112 Nm3/h 氣體負(fù)荷： Vn= m3/s 氣體密度： kg/m3 液體負(fù)荷： Ln= m3/s 171.01時(shí) 苯酐的密度為1455kg/m3 （2）提餾段：mm+1 NL VxmF , xFym+1yNxN蒸氣W ,xWxn圖5-2 提餾段

3、物料圖 平均溫度：入料壓力： 平均壓力： 22.5kPa根據(jù)第3章物料衡算列出提餾段內(nèi)回流如下圖：表5-2 提餾段內(nèi)回流物料質(zhì)量流量kg/h分子量kg/kmol摩爾流量kmol/h內(nèi)回流8788.54209889.6790標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積：Nm3/h 操作狀態(tài)下的體積： =751.0162 Nm3/h氣體負(fù)荷：Vm=m3/s氣體密度 =kg/m3 查得進(jìn)料狀態(tài)順酐與苯酐混合物在溫度225下，含順酐5.41(wt)%,密度1546kg/m3。塔底含順酐很少，可近似為純苯酐，在塔頂?shù)臏囟燃皦毫顟B(tài)下苯酐的密度為1530kg/m3。液體的平均密度：，液體負(fù)荷m3/s5.3 塔板數(shù)的確定 由于進(jìn)料中順

4、酐的摩爾分率很小，無(wú)法用常規(guī)的作圖法求解塔板數(shù)。所以這里采用假設(shè)全回流計(jì)算理論最少塔板數(shù)Nmin，下面應(yīng)用芬斯克方程14式有： 查得全塔平均相對(duì)揮發(fā)度=3.7，及精餾段平均響度揮發(fā)度4.5所以全塔的最少理論板層數(shù)： =5.1 精餾段最少理論板層數(shù)： =1.7由： =0.17對(duì)應(yīng)吉利蘭圖查得： =0.48所以對(duì)全塔： =解得全塔理論板數(shù)： N= 11.7對(duì)精餾段： 解得精餾段理論塔板數(shù)： N2=5.1所以提餾段理論塔板數(shù)： N3=6.6所以得到實(shí)際板層數(shù)： 精餾段：N精=5.1/0.5=10.211 提餾段：N提=6.6/0.5=13.214全塔實(shí)際板層數(shù)： N總=25實(shí)際進(jìn)料板： NT=12

5、5.4 塔徑的計(jì)算及板間距離的確定 由于浮閥塔塔板效率高，生產(chǎn)能力大，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，塔的造價(jià)低，所以本次設(shè)計(jì)采用的是F1型浮閥塔，設(shè)全塔選用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，板間距HT=0.35m，且因?yàn)樵擁橍闇p壓塔，所以設(shè)計(jì)溢流堰高h(yuǎn)c=0.025m 精餾段(1)精餾段功能參數(shù)：() =0.217塔板間的有效高度H0=HT-hC=0.325m由史密斯圖13查得：，(2)塔頂溫度117.02下=20.14mN/m，=20.21mN/m，所以=20.14×0.79+20.21×0.21=20.15mN/m進(jìn)料層溫度225下=17.12mN/m，=19.33mN/m所以=17.12×0.0

6、54+19.33×0.946=19.21mN/m所以精餾段液相平均表面張力19.6mN/m(3)計(jì)算出操作物系的負(fù)荷因子C=所以最大空塔氣速設(shè)計(jì)氣速：取安全系數(shù)為0.7，則U=0.70.70.86=0.607m/s(4)塔徑D=m 提餾段(1)精餾段功能參數(shù)為：（） =0.088塔板間有效高度：H0=0.30m由史密斯圖得負(fù)荷系數(shù)：=0.051(2)塔底溫度237.02下=15.81mN/m，=16.27mN/m所以=15.81×0.0013+17.27×0.9987=16.27mN/m所以提餾段液相平均表面張力=17.74mN/m(3)計(jì)算出操作物系的負(fù)荷因子0

7、.049所以最大空塔氣速：設(shè)計(jì)氣速：取安全系數(shù)為0.7，則U=0.70.70.54=0.378m/s(4)塔徑對(duì)全塔，取圓整D=900mm塔截面積5.5 塔高的計(jì)算精餾段有效高度：提餾段有效高度：在進(jìn)料板上方開一人孔，其高度為0.8m所以精餾塔的有效高度為5.6 溢流堰長(zhǎng)計(jì)算 上面計(jì)算得出的塔徑為900mm，遠(yuǎn)小于2m，所以溢流方式采用單溢流。堰長(zhǎng)一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，對(duì)于此次塔設(shè)備的弓形降液管，堰長(zhǎng)： 5.7 塔體厚度的計(jì)算 本次設(shè)計(jì)中精餾操作為減壓操作，塔體材料選用Q235-A，該材料的許用應(yīng)力： ，厚度附加量2mm 塔體內(nèi)液柱高度16： 液柱靜壓力：(可忽略) 計(jì)算壓力： 塔體計(jì)算厚度： 塔體設(shè)計(jì)厚度： 塔體名義厚度：4mm 塔體有效厚度：2mm5.8 塔設(shè)備計(jì)算結(jié)果列表5-3 塔設(shè)備計(jì)算結(jié)果列表項(xiàng)目數(shù)值及說(shuō)明塔徑，m0.900板間距，m0.350塔截面積，