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时间:2018-07-14
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1、分离正戊烷-正己烷用浮阀精馏塔设计正戊烷—正己烷连续精馏浮阀塔的设计第1章序言精馏是分离液体混合物,一种利用回流是液体混合物得到高度分离的蒸馏方法,是工业上应用最广的液体混合物分离操作,广泛应用与石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。精馏过程在能量剂的驱动下,使气液两相多次直接接触和分离,利用液相混合物中各组分挥发度不同,使挥发组分由液相向气相转移,难挥发组分由气相向液相转移,实现原料混合液中各组分分离。该过程是同时进行传质传热过程。精馏塔分为板式塔填料塔两大类。板式塔又有筛板塔、泡罩塔、浮阀塔等。29本次设计任务是设计双组份连
2、续精馏浮阀塔,实现从正戊烷、正己烷的混合溶液中分离出一定纯度的正己烷。本次设计选用浮阀塔。本次设计基本流程:原料液(正戊烷、正己烷混合液,泡点进料),经过预热器预热达到指定温度后,送入精馏塔的进料板上,进料中的液体和上塔段下来的液体逐板溢流,最后流入塔底再沸器中,经过再沸器得到汽化,蒸汽沿塔上升,余下的液体作为塔底产品。进料中的蒸汽和下塔段来的蒸汽一起沿塔逐板上升,上升的蒸汽进入冷凝器,部分蒸汽得到冷凝返回塔顶,其余镏出液作为塔顶产品。在整个精馏塔中,气液两相逆流接触,进行相互传质。液相中的易挥发组分进入汽相,汽相中的难挥发组
3、分转入液相。在每层板上,回流液与上升蒸气互相接触,进行使热和使质过程。操作时,连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品(斧残液),部分液体气化,产生生升蒸气,依次通过各层塔板。塔顶蒸气进入冷凝器中被全部冷凝,并将部分冷凝液送回塔顶作为回流液体,其余部分经冷却器冷6却后被送出作为塔顶产品(馏出液)。本次设计主要内容是物料衡算、塔板数的确定、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算、塔板负荷性能图和生产工艺流程图。29图1-1精馏塔工艺流程图7基础数据表1-1.组分的饱和蒸汽压PiommHg温度(℃)Pio正戊烷正己烷xy表1-2.组分
4、的液相密度ρkg/m3温度(℃)ρ正戊烷表1-3.表面张力?mN/m温度(℃)?表1-4.混合物的粘度mpa.s温度(℃)06.236.00256.806.54507.377.10757.967.661008.508.20正戊烷正己烷018.2020.102016.0018.024013.8515.996011.7613.23809.71912.061007.75210.18正戊烷20626.2657.240605.5638.960583.762080560.3600.2100535.0579.336.140455055606
5、568.7101.33115.62136.05159.16185.18214.35246.89273.2831.981137.260.820.9345.020.620.8354.050.450.7164.660.310.5776.360.180.3889.960.070.17101.3300?正戊烷正己烷829第2章精馏塔的物料衡算2.1.物料衡算F:原料液流量(kmol/h)xF:原料组成(mol%)D:塔顶产品流量(kmol/h)xD:塔顶组成(mol%)W:塔底残液流量(kmol/h)xW:塔底组成(mol%)正戊烷—正
6、己烷的相对摩尔质量分数分别为72kg/kmol和86kg/kmol1.原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分率正戊烷的摩尔质量MA?72kg/kmol正己烷的摩尔质量MB?86kg/kmol0.60/72?0.6420.60/72?0.40/860.98/72xD??0.9830.98/72?0.02/860.02/72xW??0.0240.02/72?0.98/86xF?2.原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量MF?0.642?72?(1?0.642)?86?77.012kg/kmolMD?0.983?72?(1?0.983)?86
7、?72.238kg/kmolMW?0.024?72?(1?0.024)?86?85.664kg/kmol3.物料衡算原料处理量F?45000?1000?73.778km/hol330?24?77.012总物料衡算F?D?W正戊烷物料衡算0.642F?0.983D?0.024?W联立解得D?47.544kmol/hF?26.234kmo/hl9292.2.常压下正戊烷—正己烷气、液平衡组成与温度的关系温度:利用表1-1中的数据由拉格朗日插值可求得tF、tD、tW.tF:50?45tF?45?tF=44.35℃0.45?0.620
8、.642?0.62tD:40?36.1tD0.82?1??400.983?0.82tW:68.7?65tw?68.70?0.07?0.024?0精馏段的平均温度:tF?tDt1=2=40.41℃提镏段的平均温度:t2?tF?tW2?55.89℃t1=40.41℃时的x1及y1
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