精馏塔的计算.doc

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1、本次设计的一部分是设计苯酐轻组分塔，塔型选用F1浮阀塔，进料为两组分进料连续型精馏。苯酐为重组分，顺酐为轻组分，从塔顶蒸除去，所以该塔又称为顺酐塔。5.1确定操作条件顺酐为挥发组分，所以根据第3章物料衡算得摩尔份率：进料：塔顶：=0.8502塔底：=0.002该设计根据工厂实际经验及相关文献给出实际回流比R=2（R=1.3Rmin），及以下操作条件：塔顶压力：10.0kPa；塔底压力：30.0kPa；塔顶温度：117.02℃；塔底温度：237.02℃；进料温度：225℃；塔板效率：ET=0.55.2基础数据整理（1）精馏段：F,xF12nn+1x1y2

2、x2ynxnyn+1V,y1L,xDD,xD图5-1精馏段物流图平均温度：℃平均压力：pa根据第3章物料衡算，列出精馏段物料流率表如下：表5-1　精馏段物料流率物料质量流量kg/h分子量kg/kmol摩尔流量kmol/h内回流3409.22409834.7880标准状况下的体积：V0=Nm3/h操作状况下的体积：V1==1103.2112Nm3/h气体负荷：Vn=m3/s气体密度：kg/m3液体负荷：Ln=m3/s171.01℃时苯酐的密度为1455kg/m3（2）提馏段：mm+1NL’V’x’mF,xFy’m+1y’Nx’N蒸气W,xWxn图5-2提

3、馏段物料图平均温度：℃入料压力：平均压力：22.5kPa根据第3章物料衡算列出提馏段内回流如下图：表5-2提馏段内回流物料质量流量kg/h分子量kg/kmol摩尔流量kmol/h内回流8788.54209889.6790标准状况下的体积：Nm3/h操作状态下的体积：=751.0162Nm3/h气体负荷：Vm=m3/s气体密度=kg/m3查得进料状态顺酐与苯酐混合物在温度225℃下，含顺酐5.41(wt)%,密度1546kg/m3。塔底含顺酐很少，可近似为纯苯酐，在塔顶的温度及压力状态下苯酐的密度为1530kg/m3。液体的平均密度：，液体负荷m3/s5

4、.3塔板数的确定由于进料中顺酐的摩尔分率很小，无法用常规的作图法求解塔板数。所以这里采用假设全回流计算理论最少塔板数Nmin，下面应用芬斯克方程[14]式有：查得全塔平均相对挥发度=3.7，及精馏段平均响度挥发度4.5所以全塔的最少理论板层数：=5.1精馏段最少理论板层数：=1.7由：=0.17对应吉利兰图查得：=0.48所以对全塔：=解得全塔理论板数：N=11.7对精馏段：解得精馏段理论塔板数：N2=5.1所以提馏段理论塔板数：N3=6.6所以得到实际板层数：精馏段：N精=5.1/0.5=10.211提馏段：N提=6.6/0.5=13.214全塔实际

5、板层数：N总=25实际进料板：NT=125.4塔径的计算及板间距离的确定由于浮阀塔塔板效率高，生产能力大，且结构简单，塔的造价低，所以本次设计采用的是F1型浮阀塔，设全塔选用标准结构，板间距HT=0.35m，且因为该顺酐塔为减压塔，所以设计溢流堰高hc=0.025m5.4.1精馏段(1)精馏段功能参数：()=0.217塔板间的有效高度H0=HT-hC=0.325m由史密斯图[13]查得：，(2)塔顶温度117.02℃下=20.14mN/m，=20.21mN/m，所以=20.14×0.79+20.21×0.21=20.15mN/m进料层温度225℃下=1

6、7.12mN/m，=19.33mN/m所以=17.12×0.054+19.33×0.946=19.21mN/m所以精馏段液相平均表面张力19.6mN/m(3)计算出操作物系的负荷因子C==所以最大空塔气速设计气速：取安全系数为0.7，则U=0.70.70.86=0.607m/s(4)塔径D=m5.4.2提馏段(1)精馏段功能参数为：（）=0.088塔板间有效高度：H0=0.30m由史密斯图得负荷系数：=0.051(2)塔底温度237.02℃下=15.81mN/m，=16.27mN/m所以=15.81×0.0013+17.27×0.9987=16.27m

7、N/m所以提馏段液相平均表面张力=17.74mN/m(3)计算出操作物系的负荷因子0.049所以最大空塔气速：设计气速：取安全系数为0.7，则U=0.70.70.54=0.378m/s(4)塔径对全塔，取圆整D=900mm塔截面积5.5塔高的计算精馏段有效高度：提馏段有效高度：在进料板上方开一人孔，其高度为0.8m所以精馏塔的有效高度为5.6溢流堰长计算上面计算得出的塔径为900mm，远小于2m，所以溢流方式采用单溢流。堰长一般根据经验确定，对于此次塔设备的弓形降液管，堰长：5.7塔体厚度的计算本次设计中精馏操作为减压操作，塔体材料选用Q235-A，该

8、材料的许用应力：，厚度附加量2mm塔体内液柱高度[16]：液柱静压力：(可忽略)计算压力：塔体