正戊烷精馏塔工艺计算

正戊烷精馏塔工艺计算
1全塔物料平衡计算 1.1 原始数据获取：
表3-1 原料各组分数据汇总
.1.2物料衡算 物料的年处理量=
77100001000/8000
1299/580.3720.35860.251000.1
kmol h ⨯⨯=⨯+⨯+⨯+⨯
根据设计要求选择05n C -为轻关键组分，06n C -正己烷为重关键组分，0
4n C -为轻组分，07n C -为重组分，轻组分和清关键组分从塔顶流出，重组分和重关键组
分从塔釜流出。

假定为清晰分割， 4,w x ≈0，7,D x ≈0,则根据物料衡算关系列出下表：
表3-2 各组分物料衡算关系
联立物料衡算式方程： 1383D W +=
389.7454.650.050.05W D D +-+=
0.05324.750.05129.9W D W +-+=
表3-3 清晰分割物料衡算计算结果汇总
1.3用泡点方程计算塔底温度：
对于压力低于200kpa 和分子结构相似的组分所构成的系统可按理想物系处理，汽液平衡常数仅与系统的温度和压力有关，与溶液的组成无关。

当已知压力和温度时，由P-T-K 图可以直接查得平衡常数。

初设w t =70℃，由K-P-T 图按P=101.3kpa 查得各组分的i k 值， 求得各组分相平衡常数值，计算结果如下表3-3：
表3-4 泡点方程计算塔底温度结果
在所设的72℃条件下，1
|1|0.0030.01c
i iW i k X =-=<∑，符合要求。

1.4露点方程计算塔顶温度
∴塔底温度为72℃。

因为本塔采用全凝气，所以塔顶温度就是塔顶产品的露点温度。

初设d t =30℃,由K-P-T 图按P=101.3kpa,查得t=30℃时各组分相平衡常数值，计算结果如下表3-4：
表3-5 露点方程计算塔顶温度结果
i 1
|(/)1|0.0050.01c
D i i X k =-=<∑，符合要求。

∴塔顶温度为28℃。

1.5清晰分割验证：
求以重关键组分0
6n C -为对比组分的各组分的平均相对挥发度，用泡点方程
计算列表如下：
表3-6 各组分平均相对挥发度
用芬斯克方程计算计算最小理论板
min 0.50.65lg lg 0.050.05 5.074lg lg 2.6
l h h l D W lh X X X X N α⎡⎤⎡⎤
⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎢⎥ ⎪⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎣⎦=== 为核实清晰分割的假设是否合理，计算塔釜中0
4n C -的摩尔数和浓度：
5.074389.7
0.043043.31281.458.72w =
=⎛⎫
+⨯ ⎪⎝⎭
丁
4
,/0.0430/389.7 1.1010
W
W x w -===⨯丁，丁（摩尔分率） 同理可计算出0
7n C -在馏出液中的摩尔数和浓度：
0.112d
=庚
4
2.7410D
x
-=⨯庚, 可见，04n C -、0
7n C -按照清晰分割是合理的。

把清晰分割计算的结果列表
如下：
表3-7 i d ，i w ，Di x ，wi x 计算结果
由上表数据可知：
馏出液中，0
6n C -的回收率=
43.25
100%866.02⨯=4.999%≈5% 釜液中，0
5n C -的回收率=
21.65100%432.98
⨯=5.00% 正戊烷在馏出液中的回收率为 95％；
正己烷在釡液中的回收率为 95％， 清晰分割是成立的。

设塔底温度为72℃，列表计算如下：
表3-8
∴塔底温度为72℃正确。

设塔顶温度为28℃，列表计算如下：
表3-9
∴塔顶温度为28℃正确。

1.6 用泡点方程计算进料温度： 设进料温度为
F
t
=25℃，由K-P-T 图按P=101.3Kpa,c 差得各组分的求得各组
分的i k ，计算结果如下表3-9：
表3-10 泡点方程计算进料温度结果
在所设的23℃条件下，1
1.005c
i Fi i k X ==∑，1
|1|0.01c
i i i k X =-<∑，符合要求。

∴进料温度为23℃.
.2用芬克斯方程计算最少理论塔板数
α
lh
=2.60
N min =lh
W l h D h l X X X X αlg lg ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=0.500.65lg 0.050.05lg 2.60⎡⎤
⎛⎫⎛⎫ ⎪⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦=5.094≈6块。