化工原理课程设计---正戊烷_正己烷常压精馏塔设计dedm.docx

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1、江苏科技大学化工原理课程设计化工原理理课程设设计题目：正正戊烷正己烷烷常压精精馏塔设设计专业：姓名：指导教师师：xxx学学院xxx年年xxxx月目 录前言3任务书41 概论论1.1 塔设备备在化工工生产中中的作用用和地位位31.2 塔设备备的分类类及一般般构造331.3 对塔设设备的要要求31.4 塔设备备的发展展及现状状41.5 塔设备备的用材材41.6 板式塔塔的常用用塔型及及其选用用41.6.1 泡泡罩塔：51.6.2 筛筛板塔：51.6.3 浮浮阀塔：61.6.4舌形塔塔及浮动动舌形塔塔：61.6.5穿流式式栅板塔塔：71.7 塔型选选择一般般原则771.7.1 与与物性有有关的因因素

2、71.7.2 与与操作条条件有关关的因素素71.7.3 其其他因素素81.8 板式塔塔的强化化82塔板计计算1002.1 设计任任务与条条件1002.2 设计计计算1002.2.1 设设计方案案的确定定102.2.2 精精馏塔的的物料衡衡算1002.2.3 塔塔板数的的确定1112.2.4精馏塔塔的工艺艺条件及及有关物物性数据据的计算算132.2.5 精精馏塔的的塔体工工艺尺寸寸计算.182.2.6 塔塔板主要要工艺尺尺寸计算算.202.2.7 塔塔板流体体力学验验算.242.2.8 塔塔板负荷荷性能图图.263 塔附附件设计计303.1 接管管进料料管.3003.2 法兰兰.3303.3 筒

3、体体与封头头.3303.4 人孔孔.330参考文献献.31附录.32前言化工原理理课程设设计是高高等学校校的一门门专业必必修课,通过本本课程学学习,有有利于培培养学生生的独立立工作、独独立思考考和运用用所学知知识解决决实际工工程技术术问题的的能力,是提高高学生综综合素质质,使大大学生向向工程师师转化的的一个重重要的教教学环节节。蒸馏单元元操作自自古以来来就在工工业生产产中用于于分离液液体混合合物。它它是利用用液体混混合物中中各组分分的挥发发度不同同进行组组份分离离的，多多用于分分离各种种有机混混合液，蒸蒸馏有许许多操作作方式，按按有没有有液体回回流，可可分为有有回流蒸蒸馏与无无回流蒸蒸馏，有有

4、回流的的蒸馏称称为精馏馏。本次次设计的的要求是是要设计计正戊烷烷正己烷烷常压精精馏塔设设计，用用以分离离正戊烷烷正己烷烷的混合合液。此次设计计在盛建建国老师师的指导导下进行行，运用用学过的的基础知知识，锻锻炼自己己设计生生产设备备的能力力。此次次设计加加深了我我们对精精馏操作作的认识识，锻炼炼了我们们阅读化化工原理理文献并并且搜集集资料的的能力，同同时液培培养了我我们独立立思考问问题、分分析问题题、解决决问题的的能力，也也培养了了我们相相互协作作的能力力，为今今后实际际工作的的应用打打好了基基础。由于设计计者的水水平有限限，所设设计的方方案之中中难免有有不妥之之处，希希望老师师给予批批评指正正

5、。任务书第1章概概论1.1 塔设备备在化工工生产中中的作用用和地位位:塔设备是是石油、化化工生产产中广泛泛使用的的重要生生产设备备，在石石油、化化工、轻轻工等生生产过程程中，塔塔设备主主要用于于气、液液两相直直接接触触进行传传质传热热的过程程，如精精馏、吸吸收、萃萃取、解解吸等，这这些过程程大多是是在塔设设备中进进行的。塔塔设备可可以为传传质过程程创造适适宜的外外界条件件，除了了维持一一定的压压强、温温度、规规定的气气、液流流量等工工艺条件件外，还还可以从从结构上上保证气气、液有有充分的的接触时时间、接接触空间间和接触触面积，以以达到相相际之间间比较理理想的传传质和传传热效果果1.2 塔设备备

6、的分类类及一般般构造分类：按按照操作作压力可可分为加加压塔、常常压塔和和减压塔塔，按操操作单元元分为精精馏塔、吸吸收塔、介介吸塔、反反应塔、萃萃取塔、干干燥塔，按按形成相相际接触触界面分分为：固固定相界界面塔和和流动过过程中形形成的相相界面塔塔，按内内件结构构分为板板式塔和和填料塔塔。填料塔的的结构：塔体为为圆筒形形,里面面填充一一定高度度的填料料,填料料的下方方有支承承板,上上方为填填料压网网及液体体分布装装置.操操作时,液体经经塔顶的的液体分分布器分分散后沿沿填料表表面流下下而润湿湿填料,气体用用机械输输送设备备从塔底底进入,在压强强差推动动下,通通过填料料间的空空隙与液液体逆向向接触,在

7、填料料表面进进行传质质,气,液两相相的组成成沿塔高高连续地地变。液液体由上上往下流流动时,由于塔塔壁处阻阻力较小小而向塔塔壁偏流流,使填填料不能能全部润润湿,导导致气液液接触不不良,影影响传质质效果,称之为为塔壁效效应.为为了防止止塔壁效效应,通通常在填填料层较较高的塔塔中将填填料分层层装置,各层间间设置液液体再分分布器,将液体体重新分分布后再再送入下下层填料料.选择择尺寸合合适的填填料,也也可以减减弱和防防止塔壁壁效应.为分离离气体可可能夹带带的少量量雾状液液滴,在在塔顶还还安装有有除沫器器.板式塔的的结构 板式式塔的壳壳体通常常为圆筒筒形,里里面沿塔塔高装有有若干块块水平的的塔板.液体靠靠

8、重力作作用自上上而下逐逐板流向向塔底,并在各各块塔板板的板面面上形成成流动的的液层;气体则则在压差差推动下下经塔板板上的开开孔由下下而上穿穿过塔板板上液层层最后由由塔顶排排出.1.3 对塔设设备的要要求（1） 满足工工艺要求求（p 、 tt 、 耐腐）（2） 生产能能力大即即气液处处理量大大（3） 压力降降小即流流体阻力力小（4） 操作稳稳定，操操作弹性性大（5） 效率高高，即气气液两相相充分接接触，相相际间传传热面积积大。（6） 结构简简单、可可靠、省省材，制制造、安安装方便便，设备备成本低低。（7）操操作、维维修方便便。（8）耐耐腐蚀，不不易堵塞塞。1.4 塔设备备的发展展及现状状在化工、

9、炼炼油和石石油化学学工业生生产中,塔设备备作为分分离过程程工艺设设备,在在蒸馏、精精馏、萃萃取、吸吸收和解解吸等传传质单元元操作中中有着重重要的地地位。据据统计,在整个个化工工工艺设备备总投资资中塔设设备所占占的比重重,在化化肥厂中中约为221%,石油炼炼厂中约约为200一255%,石石油化工工厂中约约占100。若就就单元装装置而论论,塔设设备所占占比重往往往更大大,例如如在成套套苯蒸馏馏装置中中,塔设设备所占占比重竟竟高达775.77%。此此外,蒸蒸馏用塔塔的能量量耗费巨巨大,也也是众所所周知的的。故塔塔设备对对产品产产量、质质量、成成本乃至至能源消消耗都有有着至关关重要的的影响。因因而强化

10、化塔设备备来强化化生产操操作是生生产、设设计人员员十分关关心的课课题。1.5 塔设备备的用材材（1）塔塔体：钢钢材，有有色金属属或非金金属耐腐腐蚀材料料，钢壳壳衬砌衬衬、涂非非金属材材料。（2）塔塔板：钢钢为主，陶陶瓷、铸铸铁为辅辅。（3）填填料：瓷瓷、钢、铝铝、石墨墨、尼龙龙、聚丙丙烯塑料料。（4）裙裙座：一一般为炭炭钢。1.6 板式塔塔的常用用塔型及及其选用用板式塔是是分级接接触型气气液传质质设备，种种类繁多多。根据据目前国国内外实实际使用用的情况况，主要要塔型是是浮阀塔塔、筛板板塔及泡泡罩塔。表1 塔板类类型指标浮阀塔筛板塔泡罩塔F形浮阀阀十字架形形浮阀条形浮阀阀圆形泡罩罩条形泡罩罩S形

11、泡罩罩液体和气气体负荷荷45454542231333操作弹性性5553434压力降2333000雾沫夹带带量3343112分离效率率5544434单位设备备体积的的处理量量4444213制造费用用3344213材料消耗耗4444223安装与拆拆修4344113维修3333213污垢物料料对操作作的影响响23211001.6.1 泡泡罩塔泡罩塔盘盘是工业业上应用用最早的的塔盘之之一，在在塔盘板板上开许许多圆孔孔，每个个孔上焊焊接一个个短管，称称为升气气管，管管上再罩罩一个“帽帽子“，称称为泡罩罩，泡罩罩周围开开有许多多条形空空孔。工工作时，液液体由上上层塔盘盘经降液液管流入入下层塔塔盘，然然后横

12、向向流过塔塔盘板、流流入再下下一层塔塔盘；气气体从下下一层塔塔盘上升升进入升升气管，通通过环行行通道再再经泡罩罩的条形形孔流散散到液体体中。泡泡罩塔盘盘具有如如下特点点。（1）气气、液两两相接触触充分，传传质面积积大，因因此塔盘盘效率高高。（2）操操作弹性性大，在在负荷变变动较大大时，仍仍能保持持较高的的效率。（3）具具有较高高的生产产能力，适适用于大大型生产产。（4）不不易堵塞塞，介质质适用范范围广。（5）结结构复杂杂、造价价高，安安装维护护麻烦；气相压压降较大大，但若若在常或或加压下下操作，这这并不是是主要问问题。1.6.2 筛筛板塔筛板塔是是在塔盘盘板上开开许多小小孔，操操作时液液体从上

13、上层塔盘盘的降液液管流入入，横向向流过筛筛板后，越越过溢流流堰经降降液管导导入下层层塔盘；气体则则自下而而上穿过过筛孔，分分散成气气泡通过过液层，在在此过程程中进行行传质、传传热。由由于通过过筛孔的的气体有有动能，故故一般情情况下液液体不会会从筛孔孔大量泄泄漏。筛筛板塔盘盘的小孔孔直径是是一个重重要参数数，小则则气流分分布较均均匀，操操作较稳稳定，但但加工困困难，容容易堵塞塞。目前前工业筛筛板塔常常用孔径径为38mmm。筛板板开孔的的面积总总和与开开孔区面面积之比比称为开开孔率，是是另一个个重要参参数。在在同样的的空塔速速度下，开开孔率大大则孔速速小，易易产生漏漏液，降降低效率率，但雾雾沫夹带

14、带也减少少；开孔孔率过小小，塔盘盘阻力大大，易造造成大的的雾沫夹夹带和液液泛，限限制塔的的生产能能力。通通常开孔孔率在55155%。筛筛孔一般般按正三三角形排排列，孔孔间距与与孔径之之比通常常为2.555。筛板板塔具有有如下的的特点。（1）结结构简单单，制造造方便，便便于检修修，成本本低。（2）塔塔盘压降降小。（33）处理理量大，可可比泡罩罩塔提高高2040%。（4）塔塔盘效率率比泡罩罩塔提高高15%，但比比浮阀塔塔盘稍低低。（5）弹弹性较小小，筛孔孔容易堵堵塞。1.6.3 浮浮阀塔浮阀塔是是在塔盘盘板上开开许多圆圆孔，每每一个孔孔上装一一个带三三条腿可可上下浮浮动的阀阀。浮阀阀是保证证气液接

15、接触的元元件，浮浮阀的形形式主要要有F-1型、VV-4型型、A型型和十字字架型等等，最常常用的是是F-11型。FF-1型型浮阀有有轻重两两种，轻轻阀厚11.5mmm、重重25gg，阀轻轻惯性小小，振动动频率高高，关阀阀时滞后后严重，在在低气速速下有严严重漏液液，宜用用在处理理量大并并要求压压降小（如如减压蒸蒸馏）的的场合。重重阀厚22mm、重重33gg，关闭闭迅速，需需较高气气速才能能吹开，故故可以减减少漏液液、增加加效率，但但压降稍稍大些，一一般采用用重阀。操作时气流自下而上吹起浮阀，从浮阀周边水平地吹入塔盘上的液层；液体由上层塔盘经降液管流入下层塔盘，再横流过塔盘与气相接触传质后，经溢流堰

16、入降液管，流入下一层塔盘。综上所述，盘式浮阀塔盘具有如下特点。（1）处理量较大，比泡罩塔提高2040%，这是因为气流水平喷出，减少了雾沫夹带，以及浮阀塔盘可以具有较大的开孔率的缘故。（2）操作弹性比泡罩塔要大。（3）分离效率较高，比泡罩塔高15%左右。因为塔盘上没有复杂的障碍物，所以液面落差小，塔盘上的气流比较均匀。（4）压降较低，因为气体通道比泡罩塔简单得多，因此可用于减压蒸馏。（5）塔盘的结构较简单，易于制造。（6）浮阀塔不宜用于易结垢、结焦的介质系统，因垢和焦会妨碍浮阀起落的灵活性。1.6.4 舌舌形塔及及浮动舌舌形塔舌形塔盘盘是在塔塔盘板上上冲有一一系列舌舌孔，舌舌片与塔塔盘板呈呈一定

17、倾倾角，气流通通过舌孔孔时，利利用气体体喷射作作用，将将液相分分散成液液滴和流流束而进进行传质质，并推推动液相相通过塔塔盘。舌舌孔与塔塔盘板的的倾角一一般有118&oordmm;、220&oordmm;和225&oordmm;三种种，通常常是200&orrdm;，舌孔孔常用225225mmm和500500mm两两种，舌舌孔按三三角形排排列。舌形塔盘盘具有结结构简单单、安装装检修方方便 ，处处理能力力大，压压力降小小，雾沫沫夹带少少等优点点，但由由于舌孔孔的倾角角是固定定的，在在低负荷荷下操作作时易产产生漏液液现象，故故操作弹弹性较小小。浮舌舌塔盘是是结合浮浮阀塔和和舌形塔塔的优点点而发展展出起

18、来来的一种种塔盘，将将舌形塔塔的固定定舌片改改成浮动动舌片而而成，与与浮阀塔塔类似，随随气体负负荷改变变，浮舌舌可以上上下浮动动，调节节气流通通道面积积，从而而保证适适宜的缝缝隙气速速，强化化气液传传质，减减少或消消除漏液液。当浮浮舌开启启后，又又与舌形形塔盘相相同，气气液并流流，利用用气相的的喷射作作用将液液相分散散进行传传质。浮浮舌塔盘盘具有如如下特点点。（）具有有大的操操作弹性性，操作作稳定。在在保证较较高效率率条件下下，它的的负荷变变化范围围甚至可可超过浮浮阀塔。（）具有有较大的的气液相相的处理理能力，压压降又小小，特别别适宜于于减压蒸蒸馏。（）结构构简单，制制作方便便。但舌舌片易损损

19、坏。（）效率率较高，介介于浮阀阀与舌形形塔板之之间，效效率随气气速变化化比浮阀阀稍大。1.6.5 穿穿流式栅栅板塔穿流式栅栅板塔属属无溢流流装置的的板式塔塔。属此此类塔板板的还有有穿流式式波纹塔塔、穿流流式浮阀阀塔等。此此类塔板板操作时时，气、液液两相同同时相向向通过栅栅缝或筛筛孔。栅栅缝或筛筛孑L的的大小，视视物料的的污垢程程度及要要求的效效率等情情况而定定。由于于省去了了溢流装装置，该该塔板有有生产能能力大、结结构简单单、压降降小、不不易堵塞塞的优点点，但操操作弹性性小塔板板效率低低。1.7 塔型选选择一般般原则塔型的合合理选择择是做好好塔设备备设计的的首要环环节。选选择时应应考虑的的因素

20、有有：物料料性质、操操作条件件、塔设设备的性性能，以以及塔设设备的制制造、安安装、运运转和维维修等。1.7.1 与与物性有有关的因因素（1） 易起泡泡的物系系，如处处理量不不大时，以以选用填填料塔为为宜。因因为填料料能使泡泡沫破裂裂，在板板式塔中中则易引引起液泛泛。（2） 具有腐腐蚀性的的介质，可可选用填填料塔。如如必须用用板式塔塔，宜选选用结构构简单、造造价便宜宜的筛板板塔盘、穿穿流式塔塔盘或舌舌形塔盘盘，以便便及时更更换。（3） 具有热热敏性的的物料须须减压操操作，以以防过热热引起分分解或聚聚合，故故应选用用压力降降较小的的塔型。如如可采用用装填规规整填料料的散堆堆填料等等，当要要求真空空

21、度较低低时，也也可用筛筛板塔和和浮阀塔塔。（4） 黏性较较大的物物系，可可以选用用大尺寸寸填料。板板式塔的的传质效效率较差差。（5） 含有悬悬浮物的的物料，应应选择液液流通道道较大的的塔型，以以板式塔塔为宜。可可选用泡泡罩塔、浮浮阀塔、栅栅板塔、舌舌形塔和和孔径较较大的筛筛板塔等等。不宜宜使用填填料。（6） 操作过过程中有有热效应应的系统统，用板板式塔为为宜。因因塔盘上上积有液液层，可可在其中中安放换换热管，进进行有效效的加热热或冷却却。1.7.2 与与操作条条件有关关的因素素（1） 若气相相传质阻阻力大（即即气相控控制系统统，如低低黏度液液体的蒸蒸馏，空空气增湿湿等），宜宜采用填填料塔，因因

22、填料层层中气相相呈湍流流，液相相为膜状状流。反反之，受受液相控控制的系系统（如如水洗二二氧化碳碳），宜宜采用板板式塔，因因为板式式塔中液液相呈湍湍流，用用气体在在液层中中鼓泡。（2） 大的液液体负荷荷，可选选用填料料塔，若若用板式式塔时，宜宜选用气气液并流流的塔型型（如喷喷射型塔塔盘）或或选用板板上液流流阻力较较小的塔塔型（如如筛板和和浮阀）。此此外，导导向筛板板塔盘和和多降液液管筛板板塔盘都都能承受受较大的的液体负负荷。（3） 低的液液体负荷荷，一般般不宜采采用填料料塔。因因为填料料塔要求求一定量量的喷淋淋密度，但但网体填填料能用用于低液液体负荷荷的场合合。（4） 液气比比波动的的适应性性，

23、板式式塔优于于填料塔塔，故当当液气比比波动较较大时宜宜用板式式塔。1.7.3 其其他因素素（1） 对于多多数情况况，塔径径小于8800mmm时，不不宜采用用板式塔塔，宜用用填料塔塔。对于于大塔径径，对加加压或常常压操作作过程，应应优先选选用板式式塔；对对减压操操作过程程，宜采采用新型型填料。（2） 一般填填料塔比比板式塔塔重。（3） 大塔以以板式塔塔造价较较廉。因因填料价价格约与与塔体的的容积成成正比，板板式塔按按单位面面积计算算的价格格，随塔塔径增大大而减小小。1.8 板式塔塔的强化化板式塔产产生、发发展的过过程，实实际上就就体现了了塔设备备的强化化途径。可可将板式式塔的发发展划分分为三个个

24、时期，由由于当时时的主观观要求和和客观条条件所决决定，各各个时期期的发展展有所侧侧重。（1） 从板式式塔的产产生到第第二次世世界大战战结束 这阶阶段的板板式塔主主要用来来炼油，典典型设备备是泡罩罩塔。由由于当时时设计于于操作的的水平不不高，人人们希望望板式塔塔有较大大的操作作弹性，且且操作方方便，而而这正是是泡罩塔塔的特点点。筛板板塔虽然然具有结结构简单单、造价价低、处处理能力力大等优优点，但但因缺乏乏设计资资料和难难于操作作管理而而较少采采用。（2） 从第二二次世界界大战结结束至220世纪纪50年年代末 在炼炼油工业业继续发发展的同同时，以以三大合合成为中中心的化化学工业业开始有有了较大大的

25、发展展。这一一阶段由由于处理理量的扩扩大和多多方面的的要求，泡泡罩塔已已不甚适适应。筛筛板塔则则逐渐为为人们所所接受，技技术上有有较大的的进展。同同时，为为了适应应工业发发展的要要求，对对原有的的板式塔塔提出了了造价低低、处理理能力大大、能保保持高的的效率和和大的操操作弹性性等方面面的要求求，因而而相继出出现了SS形塔盘盘、条形形泡罩塔塔盘等泡泡罩型新新塔盘，结结合泡罩罩、筛板板的优点点而创制制的各种种浮阀塔塔盘，以以及一些些喷射型型、穿流流型的塔塔盘。这这些塔型型与泡罩罩塔相比比，都有有结构简简单、造造价便宜宜、处理理能力较较大的优优点。（3） 20世世纪600年代至至今 从600年代起起，

26、开始始出现生生产装置置的大型型化，所所以也要要求塔设设备向大大型化方方向发展展。与此此同时，塔塔设备的的广泛应应用，又又提出了了高压、真真空、大大的液体体负荷、高高弹性比比等许多多特殊要要求，迫迫使板式式塔以强强化设备备的生产产能力为为中心，向向高效率率、大通通量方向向发展，因因而各种种新型塔塔板不断断出现。常常用塔型型如筛板板、浮阀阀、泡罩罩塔盘的的设计方方法也日日趋完善善，建立立了系列列、标准准，并采采用电子子计算技技术，使使设计快快速化和和最优化化。还应应指出，节节约能源源也日益益成为板板式塔发发展中必必须考虑虑的问题题。板式塔强强化的具具体途径径是改进进流体动动力学因因素，以以提高设设

27、备的通通过能力力和改善善相间的的接触状状况，同同时充分分利用气气液两相相之间的的热力学学因素，以以提高设设备的传传质速率率与分离离效率。从塔盘的的流体力力学来看看，随着着气速的的增大，气气液两相相接触时时的操作作状态是是：鼓泡泡-泡沫沫-喷射射，依次次过渡。一一定的操操作状态态都要求求相应的的塔盘结结构。同同时，结结构的改改变又为为解决生生产能力力与分离离效率之之间的矛矛盾创造造了有利利条件。例例如喷射射型塔盘盘的生产产能力一一般都比比泡罩塔塔盘、浮浮阀塔盘盘为大，且且压力降降也低。事事实上每每种塔盘盘结构都都可以历历经从鼓鼓泡到喷喷射的过过渡，问问题在于于什么是是最好的的操作状状态，由由设计

28、操操作参数数所决定定的。正文是毕毕业设计计的主要要部分，应应将课题题的现状状、发展展趋势、课课题采用用的研究究方法和和手段以以及结论论应进行行说明。第二章 物性数数据处理理2.1 设计计任务和和条件（1）处处理含正正戊烷440%（质质量分数数，下同同）的正正戊烷正己烷烷混合液液850000吨吨/年（2）塔塔顶正戊戊烷产品品浓度：98.5%（3）塔塔底釜液液含正己己烷不低低于 998%（4）操操作条件件： 精馏馏塔的塔塔顶压力力 44 kPPa（表表压） 进料料状态 泡点进进料 回流流比 1.5Rmmin 全塔塔效率 52 加热热蒸汽压压力 1001.333kppa（表表压） 饱和和水蒸汽汽压力

29、 0.225Mppa (表压压)（5）设设备形式式 浮阀阀塔（6）设设备工作作日 3300天（一一年中有有一个月月检修）（7）当当地大气气压 1011.333kpaa（表压压） （88）厂 址：江江苏盐城城2.2 设计计计算2.2.1 设计方方案的确确定本设计任任务为分分离正戊戊烷正己烷烷混合物物。对于于二元混混合物的的分离，应采用常常压下的的连续精精馏装置置。本设设计采用用泡点进进料，将将原料液液通过预热器加加热至泡泡点后送送入精馏馏塔内，其其余部分分经产品品冷却器器冷却后后送入储罐罐。该物物系属于于易分离离物系，最最小回流流比较小小，操作作回流比比取最小回回流比的的1.55倍。塔塔釜采用用

30、间接蒸蒸汽加热热，塔底底产品经经冷却后后送至储罐罐。2.2.2 精馏塔塔的物料料衡算1原料料液及塔塔顶、塔塔底产品品的摩尔尔分率正戊烷的的摩尔质质量 MMA=722kg/kmool正己烷的的摩尔质质量 MMB=866kg/kmool2. 原原料液及及塔顶、塔塔底产品品的摩尔尔质量MF=00.444372+0.555786=79.7988 MDD=0.987772+0.001386=72.1822 MWW=0.024472+0.997686=85.66443物料料衡算原料处理理量=1134.49kkmoll/h全塔物料料衡算 1134.490.4443=0.9987DD+0.0244W 联立解得

31、得 D=58.52kkmoll/h WW=755.977kmool/hh2.2.3 塔板数数的确定定1理论论层数NNT的确定定正戊烷-正己烷烷属于理理想体系系，可采采用图解解法求理理论板层层数（1） 由正戊烷烷-正己己烷的汽汽液平衡衡数据绘绘出x-y图，如如下:表2 各各组分的的饱和蒸蒸汽压与与温度的的关系温度T/正戊烷（Pa）正己烷（Pa）总压（ppa）p-pbbpa-ppbxy401151100.0 372550.00 1013330640880.00 778550.000.8223 0.9335 421239960.0 406006.00 1013330607224.00 833554.

32、00 0.7229 0.8991 441310048.0 432990.88 1013330580339.22 877557.22 0.6661 0.8555 461367718.4 454338.66 1013330558991.44 912779.88 0.6112 0.8226 481412254.7 471556.99 1013330541773.11 940997.88 0.5776 0.8003 501594400.0 540330.00 1013330473000.00 1053370.0 0.4449 0.7006 521703340.0 584994.00 101333042

33、8336.00 1118846.0 0.3883 0.6444 541790092.0 620665.22 1013330392664.88 1170026.8 0.3336 0.5993 561860093.6 649222.22 1013330364007.88 1211171.4 0.3000 0.5552 581916694.9 672007.77 1013330341222.33 1244487.2 0.2774 0.5119 602141100.0 763550.00 1013330249880.00 1377750.0 0.1881 0.3883 图一 正戊烷烷-正己己烷的汽汽液

34、平衡衡图（2）求求最小回回流比及及操作回回流比采用作图图法求最最小回流流比。在在图一中中对角线线上，自自点e(0.4443,0.4443)作垂线eef即为为q线，该该线与平平衡线的的交点坐坐标为yyq=0.7011,xq=0.4433故最小回回流比为为 =1.11取操作回回流比为为R=11.5RRminn = 11.51.111=1.666（3）求求精馏塔塔的气、液液相负荷荷L=RD=1.66 588.522=97.14(kmool/hh) V=(R+1)DD=(11.666+1)58.52=1555.666（kmmol/h）L=LL +FF=977.144+1334.449=2231.63(

35、kmool/hh) V= VV=1555.666（kkmoll/h） （44）操作作线方程程精馏段操操作线方方程为 =00.6224x+0.3371提馏段操操作线方方程为 =11.4888x-0.0012（5）图图解法求求理论板板层数 采用用图解法法求理论论板层数数，如图图一所示示。求解解结果为为：总理理论板层层数NTT=155，其中中NT，精精=8，NNT，提提=7（包包括再沸沸器），进进料板位位置NFF=82、实际际板层数数的求取取精馏段实实际板层层数 NPP，精=7/00.522=133.46613提留段实实际板层层数 NPP，提=7/00.522=133.46613总实际板板层数 NP

36、= NNP，精精+ NNP，提提=2662.2.4精馏馏塔的工工艺条件件及有关关物性数数据的计计算1、操作作压力塔顶操作作压力 pDD=p当地地+p表=1001.333+44=1005.333 kkPa每层塔板板压降 p=00.7kkPa进料板压压降 ppF=1005.333+00.713=1144.433 kPPa精馏段平平均压降降 pm=(1105.33+1144.433)/22=1009.888 kkPa2、操作作温度内插关系系式： 其中，上上下表示示上、下下限，PP为饱和和蒸汽压压，t为为温度。相对挥发发度：说明：根根据精馏馏段或全全塔的平平均温度度，由内内插法得得到各组组分的饱饱和蒸

37、汽汽压，即即可计算算对应精精馏段和和全塔的的平均相相对挥发发度。为求出塔塔内不同同位置的的物性数数据，需需确定所所处的温温度，由由于塔内内由上向向下温度度不断上上升，因因此物性性数据也也不断变变化，在在设计中中可利用用不同塔塔段的平平均温度度以求得得近似的的物性数数据。为为设计方方便，在在本设计计中粗略略以精馏馏段和提提馏段的的平均温温度确定定两段的的物性数数据，以以便进行行体积流流量的计计算。在这一部部分的计计算中，我我们要计计算出指指定体系系的塔顶顶温度（ttd）、加加料板处处温度（ttf），精精馏段温温度（tt1）。根根据汽液液相平衡衡数据画画出汽液液相平衡衡图，由由不同部部位的含含量在

38、图图中查得得塔顶及及加料板板处的温温度并计计算精馏馏段的平平均温度度。 图二 汽液相相平衡图图绘制汽液液相平衡衡图如图图二可得以以下温度度：塔顶温度度：tD =336.886 00C塔釜温度度： tw =660.005 00C加料板温温度：ttF =448.004 00C精馏段温温度：ttm =42.45 0C故 平均均温度为为：488.466 0C表3 各组分分得饱和和蒸汽压压与温度度得关系系温度（）正戊烷（PPa）正己烷（PPa）024400060288103783301009902056166016166030820330249440401151100372550501594400540

39、33060214110076355070282660010544008036644001424400904677700188880010058855002444400查表3并并计算精精馏段AA物质的的蒸汽压压：PA，精精查表3并并计算精精馏段BB物质的的蒸汽压压：PB，精精查表3并并计算全全塔A物物质的蒸蒸汽压：查表3并并计算全全塔B物物质的蒸蒸汽压：计算精馏馏段相对对挥发度度j：计算全塔塔相对挥挥发度：=2.996 3、平平均摩尔尔质量 塔顶顶汽液混混合物平平均摩尔尔质量：由xD=y1=0.9877和相平平衡方程程 x=y/(-(-11)y） 得xx1=0.9622 MVDDm=00.987

40、7722+0.0133866=722.1882（kg/kmool） MLDDm=00.9662772+00.0338886=772.5532（kg/kmool）进料板汽汽、液混混合物平平均摩尔尔质量：由图解解理论板板（见附附图1），得得yF=0.7和相相平衡 方程程x=yy/(-(-11)y）得得xF=0.4400。MVFmm=0.7772+00.3866=766.2（kkg/kkmoll）MLFmm=0.44772+00.566866=799.844（kgg/kmmol）精馏段汽汽、液混混合物平平均摩尔尔质量：MVm=（722.1882+776.22）/22=744.1991（kkg/kkmoll）MLm=（722.5332+79.84）/2=776.1186（kkg/kkmoll）4、平均均密度（1）气气相平均均密度 由理理想气体体状态方方程计算算，即Vm=3.111（kkg/mm3） （22）液相相平均密密度 内插关系系式： （2.1）液相混合合物密度度： （2.2）其中， 、分别别为正戊戊烷（AA），正己烷烷（B）组分的质量分率， 、分别为A，B