邻二甲苯精馏塔的设计

1 塔板数的确定[]5

采用泡点进料，将原料液通过预热器冷却后送入精馏塔塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝。冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷凝器冷却后送至储罐。

根据物料衡算结果可知：

邻二甲苯精馏塔的原料液的组成为：

%5.4718

.1492235.1417235

.1417=+⨯

塔顶馏出液的组成：95％ 塔底釜液的组成：1.86％

故其摩尔分率如下：

ＯＸ的摩尔质量 ＭＡ＝106.17kg/kmol C 9+芳烃的摩尔质量ＭＢ=120.19kg/kmol （C 9+芳烃按Ｃ9Ｈ12取摩尔质量）

X F =

19

.120/525.017.106/475.017

.106/475.0+=0.506

X D =956.019

.120/05.017.106/475.017

.106/95.0=+

X W =021.019

.120/9814.017.106/0186.017

.106/0186.0=+

因邻二甲苯产品纯度为95%. 用Antoine 方程求得：

塔顶进了和塔底条件下，纯组分的饱和蒸汽压Ｐi ０如下： 组分 塔顶 进料 塔底 ＯＸ 362.31 117.22 877.95 C 9+ 270.38 82.55 702.36 所以塔顶相对挥发度： αD =

34.1P P 0B

0A =

进料 ： αF =1.42 塔底 ： W α=1.25

全塔平均相对挥发度为： 294.1F D m =αα=α

精馏段平均挥发度：

379.1'==F D m ααα

所以最小回流比为： R min =

()⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡--α--αF D F D X 1X 1X X 11 =

()⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡----506.01956.01294.1506.0956.01294.11 =6.03

N min =

1l X X 1X 1X l m

g W W

D D g -α⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-

=1294

.1l 021.0021.01956.01956.0l g g -⎥

⎦

⎤

⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛-

=25.85

∵R=1.2R min =7.24

∴14684.01

24.703

.624.71min =+-=+-=

R R R x y 47766.0002743

.0591422.0545827.0=+

-=x

x 由2

min

+-=

T T N N N y 可得：3.51=T N

进料板：

505.81379

.1lg 506.0506.01956.01956.0lg 1lg 11lg '

min

=-⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=m

F

F D D x

x x x N α

∵47766.02

'

'min '=+-T T N N N ∴1

.18'

=T N

全塔效率()5.049.0245.0==-L T u E α ∴实际塔板总数:10452

==

T

E N 总

精馏段:351

=-=

T

F E N N 精 提馏段:691

=+-=

T

F T E N N N 提

2 流量计算[]5

原料液平均摩尔质量

kmol kg M m /10.113494.019.120506.017.106=⨯+⨯=

h kmol F /38.2610

.11365

.2983==

∵F W D =+

F W D Fx W x Dx =+ ∴38.26=+W D

38.26506.0021.0956.0⨯=+W D ∴h kmol D /68.13= h kmol W /70.12=

3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据（精馏段）[]7[]10

查化工手册得 平均摩尔质量 M vm =108 Kg/kmol M lm =110 Kg/kmol 平均密度 3/95.2m Kg vm =ρ 812=lm ρKg/m 3 液相平均表面张力 m mN /5.20=δ

液相平均黏度 s mP a lm .256.0=μ

4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算

1）塔径的计算

V = ()()72.11268.13124.71=⨯+=+D R Kmol/h L = RD = 7.24⨯13.68=99.04 Kmol/h

精馏塔的气.液相体积流率为 V lm

vm s VM ρ3600=

=

146.195.23600108

72.112=⨯⨯ m s /3 L 0037.0812

360011004.993600=⨯⨯==

lm LV S LM ρ m s /3

由U V V L c ρρρ-=max , 其中 C = C 2

.02020⎪⎭

⎫

⎝⎛L σ

C 20可由史密斯关联图查得，图的横坐标为

0536.02

1=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛V L h

h

V L ρρ 取板间距H ,40.0m T =板上液层高度h 则,06.0m L = H 34.006.040.0=-=-L T h 查图得，C 071.020=

C= C 0803.0205.20071.0202

.02

.020=⎪

⎭

⎫

⎝⎛⨯=⎪

⎭

⎫

⎝⎛L σ

u 95

.295

.28120803

.0max -= = 1.330 m/s

取安全系数为0.6，则空塔气速为

u=0.6umax=0.6s m /798.0330.1=⨯ D=

m u V s 353.1798

.0146

.144=⨯∏⨯=∏ 按标准塔径圆整后为 D=1.4m

塔截面积为

A 222539.14.14

4m D T =⨯∏

=∏=

实际空塔气速 u=

s m /745.0539

.1146

.1= 2) 精馏塔有效高度的计算

每隔6~8块塔板设一人孔，故精馏段人孔数为4，提馏段人孔数为9.人孔数高度为0.6m