多组分精馏的简捷计算和逐板计算举例

d

xh xl
lg lh

w


lg

0.6120 0.01298

d

0.59842 0.000984

w

lg 6.24
1
4.6
塔釜温度17℃，利用气相中的烷烃冷凝提供塔釜中需要的热 量，可以认为是塔顶部分冷凝，塔釜泵厢式循环。
950C T塔釜 390C 2
T塔釜 170C
考虑全塔的阻力降可以忽略，仍然认为全塔压力为40atm。
在塔釜温度17℃和塔压为40atm的情况下，采用泡点方程
来验证塔釜温度。
ki xi 1 0
组分
H2
C10
C2=
C20
C3=
i—C40
Σ
ki
0
3.9
1.26
0.9
0.34 0.135
顶底分布：

d
w
C10
ห้องสมุดไป่ตู้
585.86
C2=塔顶： dC2 31.72 1 0.98 0.034kmol / h
塔釜： wC2 31.086kmol / h
顶底分布：

d w C2
1.094 103
Ⅱ：工厂常用条件：全塔压40atm，全塔平均温度
最小回流比：
ibzi 1 q
ib
ib xdi
ib
Rm
1
其中需要注意的问题： zi是题面中的数据；1-q=0.36；采用牛顿迭代法；b组分选 取（i—C40挥发度最小）；采用全塔平均温度-39℃和压力
为40atm的相对挥发数据。（注意换算到 ib）
Rmin 0.362
①塔顶为部分冷凝器，即气相出料；部分冷凝器温度-100℃，采
用乙烯作为冷却介质；
②工厂常用条件：全塔压40atm，全塔平均温度-39℃；
③入塔裂解气压力40atm，温度-60℃；
④分离要求：塔釜C2=回收率≥98%；塔釜C10带入量≤0.051kmol/h 。
求解： ①物料预分布（涉及轻重关键组分的选取，物料分割方法： 清晰分割和非清晰分割） ②求解塔顶温度（露点计算） ③求解塔釜温度（泡点计算） ④进料状态（闪蒸：部分气化部分冷凝） ⑤简捷计算理论板数（Nmin、Rmin、R、吉利兰关联图） ⑥进料位置的确定（nmin， Rmin、R、吉利兰关联图） ⑦逐板计算N （相平衡方程和操作线方程）
-39℃，求解，暂且采用工厂常用的条件，后面需要验证。
组分
H2
C10
C2=
C20
C3=
i —C40
ki
32
2.65 0.425 0.33
0.06 0.024
ih
75.3
6.24
1
0.777 0.141 0.0565
从已知的
lg

d w
C10、lg

d w
与 C2
lg C10C2
lg 、 C2C2 作图：
d

w
l
d w h
对数坐标纸
在对应的 根据公式
hh
lh
wi
ih
1

找fid到 对应计的算得到wd

i
di

fi
wi
；
w i
组分
d w i wi di
H2
C10
C2=
C20
－
587 0.0204 0.005
0
1
xwi
0 0.000984 0.59842 0.1975 0.152 0.0511 1
②：求塔顶温度
氢气从塔顶出来，不能被温度-100℃乙烯作为冷却介质的部
分冷凝器冷却下来，C10被冷却后回流到塔中。塔顶没有C3= 、i—C40。 求解塔顶温度采用露点方程计算：
假设温度-95℃，全塔压力仍然为40atm，采用
i—C40
Σ
ki
25
1.49 0.25 0.16 0.31
―
x fi
0.0188 0.252 0.432 0.1465 0.12 0.0411 1.094
y fi
0.4768 0.3786 0.108 0.0234 0.0038 ― 0.9906
⑤简捷计算最少理论板数
Nm

lg
xl xh
xdi 1
ydi 1 0 验证。 ki
组分
H2
C10
C2=
C20
C3=
i— C40
Σ
ki
30
0.81 0.067 0.035
—
—
xdi
0.0125 0.757 0.194 0.0292
—
—
0.9927
③塔釜温度 根据求出塔顶温度-95℃和工厂常用的条件：全塔平均温度39℃，得到一个大概的塔釜温度：
R /R m 1.1 1.15 1.2 1.35 1.5 1.65 1.8 2
xi
ki
zi
1
1
1
来判断。
ki为―60℃，压力为40atm的数据。
假设1 0.3，得出 xi 0.9738 ，采用牛顿迭代法计算得
出 ： 2 0.36 ，得出
xi 1
这样进料的液相分率 e q 0.64 。
组分
H2
C10
C2=
C20
C3=
解：①物料预分布（采用非清晰分割法的图解法） Ⅰ ： 首 先 确 定 轻 重 关 键 组 分 ： C2=： 重 关 键 组 分 （ h）； C10：轻关键组分（l）。
C10 塔顶： dC10 29.93 0.051 29.879kmol / h
塔釜： wC10 0.051kmol / h
ywi
0
0.755 0.178 0.0517 0.0069 0.0069 0.9985
在采用简捷法计算理论板的时候，用到回流比，回流比与进 料状态有关系，下面求解进料状态。 ④进料状态 进料温度―60℃，压力为40atm，塔全压也为40atm，压力 没有发生变化，所以在进料过程中不存在闪蒸过程，用液化 率或者气化率来表示进料状态都可以的。
0
0.051 31.086 10.25
18.3 29.879 0.634 0.05
C3=
i—C40
Σ
0
0
7.9 2.65 51.737
0
0 48.863
xwi
wi wi
ydi
di di
得到：
组分
H2
C10
C2=
C20
C3=
i—C40
Σ
ydi
0.374 0.612 0.01298 0.00102 0
多组分精馏塔的简捷计算和逐板计算举例
组分 fi zi
H2 18.3 0.1815
C10 29.93 0.297
C2= 31.72 0.3145
C20 10.3 0.1023
C3= 7.9 0.0784
i —C40 2.65
0.0263
Σ 100.8kmol/h
1
气液混合为进料，状态不清楚。其他已知的条件：