精馏塔的计算

1

平均温度：—117.02

2

本次设计的一部分是设计苯酐轻组分塔，塔型选用

F1浮阀塔，进料为两组分进

料连续型精馏。苯酐为重组分，顺酐为轻组分，从塔顶蒸除去，所以该塔又称为 顺酐塔。

确定操作条件

顺酐为挥发组分, 进料: 所以根据第3章物料衡算得摩尔份率:

5.9072

XF --------- 0.0794

74.4323

X D =

X w =

塔顶：

塔底： 该设计根据工厂实际经验及相关文献给出实际回流比 R=2 (R=)，及以下操

作条件：

塔顶压力：； 塔底压力：； 塔顶温度： 塔底温度： 进料温度： 塔板效率： C ； C ； 225 r ；

E T =

基础数据整理

(1 )精馏段:

图5-1精馏段物流图

225

171.01 r

1

3

3

75 19 3

3

平均压力：2

30.0

10

10.

10

右

10.0

10

15.

03

10 pa

E 时 苯酐的密度为1455kg/m 3 (2)提馏段:

平均温度：1

237.02 225

231.01 E

2

入料压力：30 10 互」9

14.9k Pa

75

物料

质量流量 kg/h 分子量kg/kmol

摩尔流量kmol/h

内回流

98

V o =34.788O 22.4 779.2512Nm 3

/h

标准状况下的体积:

根据第3章物料衡算，列出精馏段物料流率表如下: 表5-1

精馏段物料流率

操作状况下的体积:

V 1=779.2512 273 171.01

273

0.101 106

15.03 103

0.101 106

气体负荷: 气体密度:

液体负荷: =Nm 3/h

1103.2112 Cd 3 Vn = 0.3064

m 3

/s

3600

3409.2240 c cccc . , 3 n

3.0903 kg/m 3

1103.2112

3409.2240 3

Ln= ----------- 0.9470 m 3

/s

1

由于进料中顺酐的摩尔分率很小， 里采用

假设全回流计算理论最少塔板数

无法用常规的作图法求解塔板数。 所以这

N min ，下面应用芬斯克方程式有：

ig N min 1 — X P 1-x w

1-X D X w

Iga m

平均压力：-14.9 30.0

2

根据第3章物料衡算列出提馏段内回流如下图： 表5-2 提

标准状况下的体积：V 0

22.2056 22.4 497.4054Nm 3

/h

操作状态下的体积：V

1 497.

4054 27

冷严

0.101 106

22.5 103

0.101 106

=Nm 3

/h

气体负荷：V m =

751.

0162

0.2086 m 3

/s

3600 8788.5420 , , 3 m = ---------- 11.7022 kg/m 3

751.0162 气体密度

查得进料状态顺酐与苯酐混合物在温度

1546kg/m 3。塔底含顺酐很少，可近似为纯苯酐， 酐的密度为1530kg/m 3。液体的平均密度：

225r 下，含顺酐（wt ）%,密度 在塔顶的温度及压力状态下苯

1530 1546 “ , 3 、如

*

----------- 1538kg/m ，液体 2

负荷 L m 8788.5420 0.80 10 3m 3

/s 1538 3600 塔板数的确定

查得全塔平均相对挥发度a m =， 所以全塔的最少理论板层数：

及精馏段平均响度挥发度

I

g

N

min

0.8502 1 0.002

1 0.850

2 0.002 , ------------------- 1

Ig3.7

精馏段最少理论板层数：

N 1

X D 1 X F

Ig ---- -----

1 X D X F

lga

. 0.8502 1 0.0794 Ig ------- ---------- 9 1 0.8502 0.0794 ,

1 lg4.5

塔径的计算及板间距离的确定

由于浮阀塔塔板效率高，生产能力大， 且结构简单，塔的造价低，所以本次 设计采用的是F1型浮阀塔，设全塔选用标准结构，板间距 H T =，且因为该顺酐 塔为减压塔，所以设计溢流堰高 h c = 5.4.1精馏段 (1)精馏段功能参数：5(」)% =

V

n v

塔板间的有效高度H o =Heh c = 由史密斯图［13

查得：C 20

0.041，

(2)塔顶温度CT 顺=m ，苯酐=m ，

进料层温度225 C 下 顺=m ，苯酐=m

由: R R min 2 1.5

2 1 对应吉利兰图查得: N min

N "~F =

N 5

」0.48

2

N min

N 2 N

解得全塔理论板数：N= N 2 1 7

对精馏段： 匚丄丄

N 2 2 解得精馏段理论塔板数： 所以提馏段理论塔板数： 所以得到实际板层数： 所以对全塔: 0.48

N 2= N 3= 全塔实际板层数: 实际进料板：

精馏段: 提馏段:

N 总=25 N T =12

N 精== N 提==

所以

1

= x +x =m