精馏塔设计苯和甲苯.pptx
目录目录精馏塔设计设计项目介绍设计项目介绍1塔板数计算塔板数计算2塔板设计塔板设计3力学衡算力学衡算4其他部分的设计其他部分的设计5第1页/共37页设计任务设计任务年产8万吨产品；年生产300天，24h运行 进料液中轻组分质量分数为30的摩尔分率塔顶轻组分质量分数为98的摩尔分率塔底轻组分质量分数为2的摩尔分率第2页/共37页 物料衡算物料衡算Step 1Step 2Step 3原料液及塔顶、塔底摩尔分率原料液及塔顶、塔底摩尔分率XF、XD、XW原料液、塔顶、塔底产品的平均原料液、塔顶、塔底产品的平均摩尔质量摩尔质量Step 1物料衡算物料衡算产品生产量产品生产量D、进料流量、进料流量F、塔底产品流量塔底产品流量W第3页/共37页 物料衡算物料衡算 1.原料液及塔顶、塔底摩尔分率 苯:MA=78.11kg/kmol 甲苯:MB=92.14 kg/kmol进料液中轻组分质量分数为30的摩尔分率XF=（0.30/78.11）/（0.30/78.11+0.70/92.14）=0.336塔顶轻组分质量分数为98的摩尔分率XD=（0.98/78.11）/（0.98/78.11+0.02/92.14）=0.983塔底轻组分质量分数为2的摩尔分率XW=（0.02/78.11）/（0.02/78.11+0.98/92.14）=0.024第4页/共37页 物料衡算物料衡算2.原料液、塔顶、塔底产品的平均摩尔质量原料液:MF=xFMA+(1-xF)MB=0.33678.11+(1-0.336)92.14=87.43kg/kmol塔顶:MD=xDMA+(1-xD)MB=0.98378.11+(1-0.983)92.14=78.35kg/kmol塔底:MW=xWMA+(1-xW)MB=0.02478.11+(1-0.024)92.14=91.80kg/kmol塔顶的平均摩尔质量由xD=y1=0.983代入气液平衡方程得x1=0.959MvDm=xDMA+(1-xD)MB=0.98378.11+(1-0.983)92.14=78.35kg/kmolMLDm=x1MA+(1-x1)MB=0.95978.11+(1-0.959)92.14=78.68kg/kmol第5页/共37页 物料衡算物料衡算2.原料液、塔顶、塔底产品的平均摩尔质量进料板平均摩尔质量由XF=0.336代入气液平衡方程得yF=0.556MvFm=yFMA+(1-yF)MB=0.55678.11+(1-0.556)92.14=84.34kg/kmolMLFm=xFMA+(1-xF)MB=0.33678.11+(1-0.336)92.14=87.43kg/kmol塔底平均摩尔质量由xw=0.024代入气液平衡方程得yw=0.046MvFm=ywMA+(1-yw)MB=0.04678.11+(1-0.046)92.14=91.49kg/kmolMLFm=xwMA+(1-xw)MB=0.02478.11+(1-0.024)92.14=91.80kg/kmol第6页/共37页 物料衡算物料衡算2.原料液、塔顶、塔底产品的平均摩尔质量精馏段的平均摩尔质量Mvm=(78.35+84.34)/2=81.34 kg/kmolMLm=(78.68+87.43)/2=83.06kg/kmol提馏的平均摩尔质量Mvm=(91.49+84.34)/2=87.92 kg/kmolMLm=(91.80+87.43)/2=89.62kg/kmol第7页/共37页 物料衡算物料衡算3.物料衡算产品生产量总物料衡算 F=D+W 轻组分物料衡算 FxF=DxD+Wxw代入数据可得F=127.09+W F*0.336=0.983*127.09+0.024W所以可得F=435.88 kmol/hW=294.07 kmol/h第8页/共37页理论塔板计算理论塔板计算相对挥发度相对挥发度回流比回流比R精馏塔的气、液相负荷精馏塔的气、液相负荷V、L操作线方程操作线方程理论板计算理论板计算实际板数实际板数计算计算第9页/共37页 理论塔板计算理论塔板计算1.相对挥发度的求取相对挥发度的求取第10页/共37页 理论塔板计算理论塔板计算2.回流比回流比R的求取的求取第11页/共37页 理论塔板计算理论塔板计算3精馏塔的气、液相负荷精馏塔的气、液相负荷第12页/共37页 理论塔板计算理论塔板计算4.操作线方程操作线方程第13页/共37页 理论塔板计算理论塔板计算5.理论板计算理论板计算理论板（不包括再沸器）理论板（不包括再沸器）为为13块，进料板为第块，进料板为第8板。板。第14页/共37页 理论塔板计算理论塔板计算5.理论板计算理论板计算第15页/共37页 实际板的计算实际板的计算第16页/共37页 实际板的计算实际板的计算第17页/共37页 实际板的计算实际板的计算第18页/共37页 精馏塔的塔体工艺尺寸计算精馏塔的塔体工艺尺寸计算 1.塔径的计算1.2.3.4.操作压力的计算操作温度的计算液体平均表面张力平均密度的计算第19页/共37页 精馏塔的塔体工艺尺寸计算精馏塔的塔体工艺尺寸计算操作压力的计算塔顶操作压力 PD=P0+P表=101.3+4=105.3kPa每层塔板压降 P=0.9kPa进料板压力 PF=105.3+0.9*13=117kPa塔底板压力 PF=105.3+0.9*25=127.8kPa精馏段平均压力 Pm1=(105.3+117)/2=111.2kPa提馏段平均压力 Pm2=(105.3+127.8)/2=116.6kPa操作温度的计算塔顶温度 tD=80.40进料板温度 tF=97.33塔底温度 tW=111.52精馏段平均温度 tm=（80.40+97.33）/2=88.87提馏段平均温度 tm=（111.52+97.33）/2=104.431.塔径的计算塔径的计算第20页/共37页 精馏塔的塔体工艺尺寸计算精馏塔的塔体工艺尺寸计算液体平均表面张力的计算塔顶：由tD=80.40，查手册得1=21.22mN/m,2=21.65N/m所以可得D=0.983*21.22+0.017*21.65=21.23N/m进料板：由tF=97.33，查手册得1=19.17 mN/m；2=19.78mN/m所以可得F=0.336*19.17+0.664*19.78=19.75mN/m精馏段液相平均表面张力L=（21.13+19.75）/2=20.44mN/m1.塔径的计算塔径的计算第21页/共37页 精馏塔的塔体工艺尺寸计算精馏塔的塔体工艺尺寸计算1.塔径的计算塔径的计算第22页/共37页 精馏塔的塔体工艺尺寸计算精馏塔的塔体工艺尺寸计算1.塔径的计算塔径的计算第23页/共37页 精馏塔的塔体工艺尺寸计算精馏塔的塔体工艺尺寸计算1.塔径的计算塔径的计算第24页/共37页 精馏塔的塔体工艺尺寸计算精馏塔的塔体工艺尺寸计算1.塔径的计算塔径的计算第25页/共37页 精馏塔的塔体工艺尺寸计算精馏塔的塔体工艺尺寸计算1.塔径的计算塔径的计算第26页/共37页 精馏塔的塔体工艺尺寸计算精馏塔的塔体工艺尺寸计算1.塔径的计算塔径的计算第27页/共37页 精馏塔的塔体工艺尺寸计算精馏塔的塔体工艺尺寸计算1.塔径的计算塔径的计算第28页/共37页 精馏塔的塔体工艺尺寸计算精馏塔的塔体工艺尺寸计算2.精馏塔有效高度的计算精馏塔有效高度的计算第29页/共37页 塔板塔板工艺结构工艺结构及及尺寸尺寸溢流溢流装置装置塔板塔板布置布置降液管得降液管得底隙高度底隙高度h0降液管得降液管得宽度宽度Wd和和降液管的降液管的面积面积Af溢流堰长溢流堰长（出口堰长）（出口堰长）Lw，出口堰出口堰高高 hw塔板分块塔板分块边缘区宽边缘区宽度度Wc与安与安定区宽度定区宽度Ws开孔区面开孔区面积积Aa第30页/共37页 塔板塔板工艺结构工艺结构及及尺寸尺寸 1.溢流装置 采用单溢流型的平顶弓形溢流堰、弓形降液管、平形降液盘。溢流堰长（出口堰长）Lw 取Lw=0.7DT=1.75m。堰上溢流强度:Lh/Lw=32.92m3/（m.h）0.006（满足要求）所以可得 hw=hL-how=0.0697m第31页/共37页 塔板塔板工艺结构工艺结构及及尺寸尺寸 1.溢流装置 降液管得宽度Wd和降液管的面积Af 由Lw/DT=0.7,查弓形降液管几何关系图得Wd/DT=0.14，Af/AT=0.09，即Wd=0.35m,AT=0.785DT2=4.91m2,Af=0.441m2 液体在降液管内的停留时间为：=AfHT/Ls=16.54s5s（满足要求）降液管得底隙高度h0 液体通过降液管底隙的流速一般为0.070.25m/s，取液体通过降液管底隙的流速u，0=0.15m/s，则 h0=Ls/Lw u，=0.0610m hw-h0=0.008 0.006（满足要求）第32页/共37页 塔板塔板工艺结构工艺结构及及尺寸尺寸2.塔板布置 塔板分块，因DT=2500mm，可将塔板分作6块安装。边缘区宽度Wc与安定区宽度Ws 边缘区宽度Wc：取60mm。安定区宽度Ws：DT 1.5m。取Ws=80mm。开孔区面积Aa 开孔区面积可根据公式Aa=2x*（R2-x2）1/2+(/180)R2*sin-1(x/R)X=DT/2-（Wd+Ws）=0.82m,R=DT/2-Wc=1.19m 所以可得Aa=3.567m2第33页/共37页2023/3/20第34页/共37页2023/3/20第35页/共37页Thank you!第36页/共37页感谢您的观看！第37页/共37页
