5.脱异戊烷塔设计说明书

广东致远化工有限公司 30万吨/年C 5/C 6异构化装置

指导老师：***

茂名学院化工与环境工程学院

“561”参赛组提交

华南地区第三届大学生化工设计创业大赛

目录

1脱异戊烷塔 (1)

1.1脱异戊烷塔的物料衡算 (1)

1.2塔板数的确定 (2)

1.3适宜进料位置 (3)

1.4塔径的计算 (3)

1）精馏段的气、液相负荷： (3)

2）精馏段的气、液相体积流率： (3)

3）塔径的计算 (4)

4）溢流装置 (5)

5）塔板布置及浮阀数目与排列 (6)

6）塔板流体力学验算 (7)

7）塔板负荷性能图 (9)

1.5脱异戊烷塔的高度 (14)

1）塔的有效高度 (14)

2）塔的附加高度 (14)

3) 塔的总高度 (14)

1脱异戊烷塔

1.1脱异戊烷塔的物料衡算

塔顶馏出液中125H C n -占其总量的97﹪，塔底釜液中125H C i -占其总量的98﹪，进料温度为101℃。

原料的进料质量流率为：h kg h t a t m /41700/7.41/300000=== 原料的平均摩尔质量为：kmol kg M /81=

进料各组分的摩尔分数如表1.1（1）：

表1.1（1）进料各组分的摩尔分

序号

组分

质量分数%i w

摩尔分数i x

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 异丁烷 正丁烷 2，2-二甲基丁烷 异戊烷 正戊烷 2-甲基戊烷 3-甲基戊烷 正己烷 甲基环戊烷 环己烷 苯 大于碳七组分 辛烷值（马达法） 辛烷值（研究法） 密度（20℃）

1.23 3.27 4.76 14.09 16.06 18.44 11.62 16.50 10.18 0.85 0.82

2.18 68.8 70.3 656.9

0.0172 0.0457 0.04408 0.158 0.181 0.174 0.109 0.155 0.0959 0.0082 0.0085 0.0027

塔顶产品摩尔流率：

h kmol Fx Fx x F D i i /84.1350181.08.514)98.01(158.08.51497.0)04408.00457.00172.0(8.514)98.01(97.0)(5

433

1

=⨯⨯-+⨯⨯+++⨯=-++=∑=塔底产品摩尔流率：

h

kmol Fx Fx x F W i i /96.378158.08.514)97.01(181.08.51498.0)181.0158.004408.00457.00172.01(8.514)97.01(98.0)1(4

55

1

=⨯⨯-+⨯⨯+-----⨯=-++-=∑= 塔顶产品各组分的有关数据如表1.1（2）：

序号 组分

摩尔流率

h kmol D i //

摩尔分数i x 1 2 3 4 5

异丁烷 正丁烷

2，2-二甲基丁烷

异戊烷 正戊烷

8.8546 23.5264 22.6924 78.8982 1.8636

0.0652 0.1732 0.1670 0.5808 0.0137

塔底产品各组分的有关数据如表1.1（3）：

序号 组分

摩尔流率

h kmol D i //

摩尔分数i x 4 5 6 7 8 9 10 11 12

异戊烷 正戊烷 2-甲基戊烷 3-甲基戊烷 正己烷 甲基环戊烷 环己烷 苯

大于碳七组分

2.4402 91.3152 89.5752 56.1132 79.7940 49.3693 4.2214 4.3758 1.3900

0.00644 0.2410 0.2364 0.1481 0.2106 0.1303 0.0111 0.0115 0.00367

1.2塔板数的确定

由方程()∑

-=+θ

i m D i i m a x a R ,1和∑

-=-θ

i F i i a x a q ,1用试差法可计算在上述条件下的

最小回流比为53.4min =R ，取154.88.1min ==R R

查资料可得以异戊烷为基准组分时，异戊烷的相对挥发度为1，正戊烷的相对

挥发度为0.835，则异戊烷、正戊烷组分相对挥发度的平均值为：

198.1835

.01,===

H L av LH a a a 由Fenske 方程可得最少理论塔板数为：

79.40198

.1log )00644.02410.00137.05808.0log(log )log(,min =⨯=•=

av LH LB HB

HD LD a x x x x N 因

396.01154.853.4154.81min =+-=+-R R R ,则可由Gilliland 图查得27.01

min =+-N N N ，即270.01

79

.40=+-N N ,解得N=56

1.3适宜进料位置

用Kirkbride 公式可求得适宜进料位置：

56

9308.003112.0)0137.000644.0(84.13596.378158.0181.0log 206.0log

2=+=-=⎥⎦⎤

⎢⎣⎡⨯⨯=S R S R S R N N N N

N N 又因即

解得 29=S N 27=R N 故进料板在第30块（自上而下）

1.4塔径的计算

1）精馏段的气、液相负荷：

h

kmol D R V h

kmol RD L /479.124384.135)1154.8()1(/639.110784.135154.8=⨯+=+==⨯==

2）精馏段的气、液相体积流率：

由资料查得塔顶各组分在76℃、0.3MPa 下的气体密度和液体密度如下表：