(完整word版)脱丙烯精馏塔

1. 设计题目：试设计一座分离乙烷和丙烯的板式连续精馏塔。

2. 设计任务 物料处理量 10万吨/年 进料

组成

分离要求:

塔顶产品:丙烯含量 2% 不出现丙烷及更重组分 塔底残液:乙烷含量2%

不出现甲烷 塔操作条件:平均操作压力:27.4atm 进料热状况: 饱和液体进料 进料温度: 26℃ 回流比: 自选

单板压降: ≦0.7kPa 塔板类型: 自选

工作日:每年300天,每天24小时连续运行

3.1.2 清晰分隔物料衡算

确定轻重关键组分,选取C2H6为轻关键组分 ,C3H6为重关键组分。由于精馏的任务是把C2H6、C3H6与CH4、C3H8、C4H10混合物分开,按清晰分割情况确定各组分在塔顶、进料和塔底的数量，组成以及操作温度 。

3.1.3 计算塔顶塔底组成,塔顶塔底温度

1.

各

组

分

平

均

摩

尔

质

量

0.0516.040.3530.700.1542.0810.2044.0970.2558.12440.99/M kg Kmol

=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=进料量F=81.010(30024)338.84/M Kmol h ⨯÷⨯⨯= 由进料组成，进料量按清晰分割求'D ，'W 1.F=338.84Kmol/h

0.02Dh X ≤ 0.02Wl X ≤

2.乙烷为轻关键组分，丙烯为重关键组分。

3.

338.840.35118.594/338.840.1550.826/l h f Kmol h f Kmol h =⨯==⨯=

4.计算1

L

i i f =∑ h

i i h

f =∑

1

338.84(0.050.35)135.54L

i

i f

==⨯+=∑

203.30h

i

i h

f

==∑ 5.

0.02135.54203.3010.02

10.020.02

0.0210.02

4.094

L W ⨯-

-=---= 118.594 4.094114.5l l l d f W =-=-=

0.02(( 4.094135.54)

110.02

2.68

Dh h L l Dh X d W f X =

-+=-+--=∑ 50.826 2.6848.146h h h W f d =-=-=

114.5

27.974.0942.680.05648.146

l L h h d W d W ====

D=114.5+2.68+338.84×0.05=134.122

W=4.094+48.146+338.84×(0.25+0.20)=204.72

1.塔顶温度D t 。由露点方程计算 查

2.74MpaT=397.4sia p

设1℃

1.0005 1.01i

i

y k =<∑

2.塔底温度w t .由泡点方程：

w t =82℃=179.6°F

0.998i

x

=∑

不清晰分割验证

iD ihD h K a K =

iW ihW h

K a k = 1/2

(.)ih ihd

ihW a a a =

代入汉斯特别克公式，得到

[]

[][]

log log(/)log(/)log(/)log(/)log log lg 0.056lg 27.97log 0.056log 2.55log 1.25 1.447 1.250.407

1.25 6.63log iH

i H l H LH

ih

ih

ih a d w d w d w d w a a a a =+-=+

-=-++-+

以重关键组分丙烷为对比组分,分别将除关键组分以外的各组分的平均相对挥发度 ih a 代入上式求得 (/)i d w 进一步求得 i d i w Di x wi x 列表如下：

0.019DH X =(小于2％） 0.019WL X =(小于2％）

均小于规定的浓度值 符合要求。

3.1.4 由恩德伍德方程计算 Rmin

塔顶塔底平均温度是：T=50℃.以重组分C3H8为对比组分 ，求各组分的相对

挥发度

查各组分在397.4MPa 50℃下的 K 值

由于是泡点进料 所以 e=0 由

1c

i i

i i a Z e a θ

==-∑ e=0,通过试差计算

求θ

列表计算

计算得θ=1.356 各组分塔顶含量如

1

1 2.07c

i Di

m i i a x R a θ

=+==-∑

1.07m R =所以该塔最小回流比为1.07

3.3 由芬斯克方程计算m N

0.85dl x = 0.0199wl x = 0.0199dh x = 0.236wh x =

求塔顶。塔底温度，压力为2.74Mp 条件下的相对挥发度，计算列表如下： ︒ 82︒

, 2.25lh lh W a a ==

[]log (0.86/0.014)(0.24/0.008)log2.25 6.657m N =⨯÷=≈块

所以最小理论板数为8块

3 .3 由经验公式确定理论塔板数

操作回流比一般定为最小回流比的 1.2 ---2倍，取R=1.6m R =1.8

1.8 1.10.251

2.8m R R x R --=

==+ 0.391

T m

T N N y N -==+

查吉利兰图得 y=0.39 12.1T N ∴⇒=块

3.4 由奥康奈尔图确定板效率

该塔平均操作温度 1/2()50d w t t t =+︒

列表计算

当 P=2.74Mpa 50℃ 查得2l k = 0.86h k =