年处理14万吨混合芳烃精馏系统模拟及工艺设计.

年处理14.2万吨混合芳烃精馏系统模拟及工艺设计

第1 章物料衡算 (4)

1.1 设计计算说明 (4)

1.1.1 主要设计条件及技术参数 (4)

1.1.2 设计基础数据 (4)

1.2 物料衡算 (7)

1.2.1 苯塔物料衡算 (8)

1.2.2 甲苯塔物料衡算 (8)

1.2.3 对二甲苯塔物料衡算 (9)

1.2.4 各塔物料衡算汇总 (10)

1.3 核实清晰分割 (11)

1.3.1 求解相对挥发度 (11)

1.3.2 核实清晰分割 (14)

第2 章热量衡算 (18)

2.1 苯塔热量衡算 (18)

2.1.1 塔进料液代入热量 (18)

2.1.2 塔顶出料带出液 (19)

2.1.3 塔底馏出液中带出的热量 (19)

2.1.4 塔顶冷凝器带出的热量 (20)

2.1.5 塔釜蒸汽带入的热 (21)

2.2 甲苯塔热量衡算 (21)

2.2.1 塔顶出料带出的热量 (21)

2.2.2 塔底馏出液带出的热量 (22)

2.2.3 塔顶冷凝器带出的热量 (22)

2.2.4 塔釜再沸器加入的热量 (23)

第3 章甲苯塔设备计算 (24)

3.1 苯塔设计的主要依据和条件 (24)

3.1.1 苯塔塔顶条件下的流量及物性参数 (24)

3.1.2 塔釜条件下的流量及物性参数 (25)

3.1.3 进料条件下的流量及物性参数 (27)

3.1.4 精馏段的流量及物性参数 (28)

3.1.5 提馏段流量及物性参数 (29)

3.2 甲苯塔塔体工艺尺寸的计算 (30)

3.2.1 塔径的计算 (30)

安全系数： (31)

3.2.2 塔高的计算 (31)

3.3 塔板主要工艺尺寸的计算 (32)

3.3.1 溢流堰装置的计算 (32)

3.3.2 塔板布置 (33)

3.3.3 筛板的流体力学验算 (35)

3.4 塔板负荷性能图 (37)

3.4.1 雾沫夹带线 (37)

3.4.2 液泛线 (38)

3.4.3 液相负荷上限 (38)

3.4.4 漏液线 (38)

3.4.5 液相负荷下限 (39)

第4 章甲苯塔附属设备计算 (41)

4.1 苯塔冷凝器设计及选型 (41)

4.1.1 确定流体流动的空间 (41)

4.1.2 热负荷 (41)

4.1.3 有效平均温差 (41)

4.1.4 初选冷凝器 (41)

4.1.5 核算总传热系数 (41)

4.1.6 换热器内流体的流动阻力 (43)

4.1.7 甲苯冷凝器的有关参数 (44)

4.2 再沸器 (44)

4.3 回流罐的选择 (45)

4.4 泵的选型 (45)

4.5 主要接管尺寸的选取 (46)

4.5.1 进料管 (46)

4.5.2 回流管 (46)

4.5.3 釜液出口管 (47)

4.5.4 塔顶蒸汽管 (47)

4.5.5 加热蒸汽管 (47)

第 1 章物料衡算

1.1 设计计算说明

1.1.1 主要设计条件及技术参数

1.年处理量:14.2万吨混合芳烃

2.生产方法：精馏

3.生产时间：8000小时/年

4.原料规格

表1-1 原料规格

组分精馏原料组成%（wt）

苯53.000

甲苯26.000

二甲苯19.500

C9 1.500

合计100.0

5.各塔产品回收率

T0201（苯塔）：99.9%（苯）

T0202（甲苯塔）：99.5%(甲苯)

T0203(二甲苯塔)：98.0%(二甲苯)

6.操作压力

表1-2 操作压力

项目T0201 T0202 T0203 塔顶（kPa）101.3 101.3 101.3

塔底（kPa）140.3 145.3 180.3

1.1.2 设计基础数据

表1-3 各组分的相对分子质量

组分苯甲苯二甲苯异丙苯

78.12 92.13 106.16 120.19

相对分子质量

（kg/kmol）

表1-4 各组分的安托因常数

组分 A B C Tmax（℃）Tmin（℃）苯20.7936 2788.51 220.79 103.85 6.85 甲苯20.9065 3096.52 219.48 136.85 6.85

对二甲苯20.9891 3346.65 215.31 166.85 26.85

正丙苯20.8990 3433.84 207.14 180.85 37.85

注：lnPs=A-B/(T+C) （Ps：Pa；T：℃）

表1-5 苯的物性常数表（101.325kPa）[2]

温度℃

蒸汽压

毫米汞柱

汽化热

卡/克分子

密度

克/厘米3

热容

卡/克分

子·℃

表面张力

达因/厘米

黏度

厘泊

导热系数

×10-5卡/厘

米·秒·℃

10 45.529 8140 0.8873 31.649 30.09 0.742 35.8 20 75.198 8044 0.8774 32.022 28.80 0.638 34.9 30 119.33 7942 0.8675 32.440 27.52 0.554 34.0 40 182.77 7836 0.8573 32.963 26.25 0.485 33.1 50 271.27 7723 0.8470 33.485 14.99 0.429 32.3 60 391.45 7606 0.8366 34.008 23.74 0.381 31.5 70 550.80 7482 0.8259 34.530 22.50 0.342 30.7 80 757.62 7353 0.8150 35.098 21.27 0.308 30.0 90 4020.9 7218 0.8039 35.769 20.06 0.279 29.2 100 1350.4 7077 0.7925 36.441 18.85 0.255 28.5 110 2.313 6930 0.7808 37.292 17.66 0.233 27.7 120 2.964 6776 0.7689 38.188 16.49 0.215 27.0 130 3.746 6614 0.7567 39.084 15.32 0.198 26.3 140 4.674 6446 0.7441 39.979 14.17 0.184 25.7 150 5.765 6269 0.7311 40.875 13.04 0.171 25.0 160 7.035 6083 0.7176 41.831 11.92 0.161 24.3 170 8.501 5888 0.7037 42.801 10.82 0.150 23.7

表1-6 甲苯物性常数表[2]

温度℃

蒸汽压

毫米汞柱

汽化热

卡/克分子

密度

克/厘米3

热容

卡/克分

子·℃

表面张力

达因/厘米

黏度

厘泊

导热系数

×10-5卡/厘

米·秒·℃

10 12.429 9195 0.8763 36.319 29.71 0.660 35.0 20 21.835 9082 0.8670 36.989 28.51 0.580 34.1

续表1-6 甲苯物性常数表

温度℃

蒸汽压

毫米汞柱

汽化热

卡/克分子

密度

克/厘米3

热容

卡/克分

子·℃

表面张力

达因/厘米

黏度

厘泊

导热系数

×10-5卡/厘

米·秒·℃

30 36.664 8967 0.8576 37.713 27.37 0.514 33.2 40 59.154 8849 0.8482 38.667 26.22 0.459 32.3 50 92.109 8729 0.8388 39.621 25.07 0.412 31.5 60 138.95 8605 0.8293 40.369 23.94 0.373 30.7 70 203.74 8479 0.8197 41.118 22.81 0.340 29.9