塔精馏塔的计算1

一、塔精

1.全的物料衡算

由于水的沸点为100℃，正丁醇的沸点为117.7℃

故水作为轻组分，正丁醇作为重组分，产品正丁醇从塔底出来。

%

74.9874

/05.018/95.018/95.0F =+=

x

M F =74⨯(1-0.9874)+0.9874⨯18=18.71kmol kg / F =20⨯1000/18.71=1069.03/kmol h

总物料衡算 F=D+W=252 （1） 采用填料塔连续精馏

由正丁醇-水平衡数据作图，画出正丁醇—水溶液y-x 图，求得mi n R 取min 5.1R R =

过点（0.9994，0.9994）作平衡线的切线，则求出此线与y 轴的交点截距为0.5192，

故求得最小回流比为0.9248，所以操作状态的回流比为1.387 数直角梯级即为理论塔板数：T N （包括再沸器）=9块

其中精馏段1N =4块，提留段（包括再沸器）=5块，第五块为进料板。 实际塔板数求取：

由平衡线得塔顶:9994.01==x y D ,在图中求得x 1=0.9946

%

892.574

/985.018/015.018

/015.0=+=

W x

由平衡线方程1(1)x

y x

αα=

+-得顶α=8.99

塔底：x x w m ==0.05892，y m =0.2234 同理得底α=4.56

ααα=

=6.4

塔顶温度100℃，塔底温度117.7℃ 定性温度为85

.1082

7

.117100=+℃

查附录得s Pa ⋅=m 390.0

μ

1

μ正丁醇=2.948

求得()s

mPa m ⋅=⨯-+⨯=422.0948.29874.019874.0390.0μ

⋅αm

μ=6.4×0.422=2.70

查得0E =55.1% 校正后为55.1%×1.1=60.61% 实际塔板：%1000⨯=P

T N N E

8110

=-=

＋E N N T P ，取8块（包括再沸器）

精馏段取4块 提馏段取4块 第5块进料板 3.塔高的计算

有效高度：

Z=øP ×Nt=0.67×(8-1)=4.67m

Z=4×60.61%=2.42m(精馏段) Z=4.67-2.42=2.25m(提留段)

实际填料高度：2.42×（1+0.2）=2.9m(精馏段) 2.25×（1+0.2）=2.7m(提留段) 设裙座为1m

总塔高；H=2.9+2.7+1=6.6m

4.泛点气速的计算

影响泛点气速的因素很多，其中包括填料的特性、流体的物理性质以及液气比等。泛点气速的计算方法也是很多，使用的是埃克特提出的通过关联图。 横坐标

1/2

g )

(

L

g

L W W ρρ 纵坐标为⎪⎪

⎭

⎫

⎝⎛L g f g u ρρφϕ2

2

.0L μ 5.液体再分布装置

为了避免在填料层中，液体发生壁流现象而使液体分布不均匀，在填料层中每隔一段距离，应设液体在分布装置。 二、换热器 1.冷凝器热量衡算

塔顶看作水，泡点温度100℃ 查得水的比汽化焓：kg

kJ r c

/2260= kmol kg M c /18=

()D R V 1+==（1.387+1）1055.43=2519.3千摩尔每小时

V

V ='=2519.3千摩尔每小时

对于泡点进料，kmol

kJ M r H H

c c L m v

m /40680182260,,=⨯==-

()L m v m c H H V Q ,,-==2519.3×40680=1.025×10^8 kJ/h

冷却水消耗量，设塔出口温度为40℃ 252

3020=+=

t ℃

2.再沸器热负荷

釜液近似为正丁醇，泡点温度为117.7℃ 查得c r =410kJ/kg

w

w w m v m M

r H H =-,,'=74×410=30340 kJ/kmol

()[]w m v m B H H V Q ,,''03.1-'==1.05×10^8

蒸汽量：r

Q W

B B

=

==257500kg/h

设蒸汽温度为148℃

30

118148=-=∆m t ℃

m

B t K Q A ∆=

取()c m /1000︒⋅=W K

则m

B t K Q A ∆=

=3500m ^2

三、管道的计算

1.进料管

本次加料选用泵加料，泵输送时速度u 可取s m /5.2~5.1，取s m /0.2 查附录得进料时水的密度：3

/4.958m

kg A

=ρ正丁醇的密度：3

/810m kg B =ρ

()()3

/7.9649874.018109874.04.9581m kg x x F B F A =-⨯+⨯=-+=ρρρ

体积流量：h m F

V

/9.203

.958200003

==

=

ρ

m u

V

d 061.02

14.336009.2044=⨯⨯⨯=

=

π 圆整后取mm 65

进料管参数表：

公称直径 外径 壁厚 70mm

75.5m

m

3.75m

m

2.塔底出口管

塔釜馏出液的速度u 可取s m /0.1~5.0，取s m /6.0

3

/810m kg =ρ

体积流量：V=W/p =13.4×74/810=1.01m ^3/h

m u

V

d 0270.06

.014.3360001.144=⨯⨯⨯=

=

π

圆整后取mm 25 出口管参数表：

公称直径

外径 壁厚