石油大学化工工艺与设备课程设计

表3-7进料温度试差过程

温度 90 2 1.8 0.96 0.74 1.2329 23.29% 80 1.78 1.6 0.83 0.64 1.1426 14.26% 70 1.58 1.42 0.71 0.56 1.054 5.40% 65 1.46 1.33 0.65 0.5 1.0006 0.06% ∑KA KB KC KD KiXi/(e(Ki-1)+1) 误差 由于精馏段塔板数接近提馏段塔板数,可认为NR/NS符合如下公式: 由表3-5、表3-6数据可得轻、重关键组分于塔顶、塔底、进料位置三处的相对挥发度,将它们与物料平衡数据代入上式,可求得 NR/NS=0.8933 根据NR+NS=28,求得: NR=14 NS=15 与假设算得的数据吻合,因此,进料位置为第15块板的假设是成立的。

3.7非清晰分割验算

在烃类相平衡常数图[2,P436]内查得在塔顶条件下异丁烷的K值为0.52,又已查得塔底条件下异丁烷K值为1.095,丙烯在塔顶与塔底条件下K值分别为1.23、2.4。则有

DC,顶=KB顶/KC顶=2.3654 DC,底=KB底/KC底=2.1918

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DC= ( DC,顶? DC,底)

又由非清晰分割公式

错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。

=2.2769

将之前求得的物料平衡与Nmin数据代入上式,解得

XA,底=0.00067078

这一含量极微,可以认为丙烯在塔底不存在,故清晰分割假设成立。

在烃类相平衡常数图[2,P436]内查得在塔顶条件下异丁烷的K值为0.52,又已查得塔底条件下异丁烷K值为1.095,正丁烷在塔顶与塔底条件下K值分别为0.38、0.847。则有

DC,顶=KB顶/KC顶=0.7308 DC,底=KB底/KC底=0.7735

DC= ( DC,顶? DC,底)

又由非清晰分割公式

错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。

=0。7518

将之前求得的物料平衡与Nmin数据代入上式,解得

XA,底=0.000046103

这一含量极微,可以认为正丁烷在塔不存在,故清晰分割假设成立。

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4.能量衡算

4.1塔顶冷凝器的热负荷

塔顶冷凝液温度为45℃,压力为17.1atm,塔顶蒸汽的温度为53℃,压力为17.25atm,查表得各物质焓值表:

表4-1塔顶各物质焓值表

状态 组分 丙烯 丙烷 异丁烷 气相 液相 千卡/公斤 KJ/mol 千卡/公斤 KJ/mol 170 102 166 29.8595 18.7688 40.2463 100 40 92 17.5644 7.3603 22.3152 HV,D=HVA?XA,D+HVB?XB,D+HVC?XC,D =29.8595×0.4630+18.7688×0.5333+40.2643×0.0037 =23.9833KJ/mol HL,D=HLA?XA,D+HLB?XB,D+HLC?XC,D =17.5644×0.4630+7.3603×0.5333+22.3152×0.0037 =12.0661KJ/mol QD=(R+1)D (HV,D - HL,D)

=(2.7724+1) ×192207.1×(23.9833-12.0661) =8640700KJ/h

4.2再沸器负荷及热损失

塔底温度为99.3℃,压力为17.3816atm,查表得各物质的焓值表:

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表4-2进料各物质焓值表

状态 组分 丙烯 丙烷 异丁烷 正丁烷 气相 液相 千卡/公斤 KJ/mol 千卡/公斤 KJ/mol 183 110 168 115 32.1429 20.2409 40.7494 27.8939 115 44 104 38 20.1991 8.0964 25.2258 9.2171 65℃时,KA=1.46,KB=1.33,KC =0.65,KD=0.5。

Xi?xFi1?e(ki?1)

Yi?KiXi

由上述公式求得进料液相和气相各组分含量,进而求得IFV和IFL。

IFV?0.3435?32.1429?0.3773?20.2409?0.1804?40.7494?0.0994?27.8939?28.8108KJ/molIFL?0.2353?0.1991?0.2837?8.0964?0.2775?25.2258?0.1988?9,2171?15.8823LJ/mol进料的热焓为:

IF?eIVF?(1?e)ILF?0.32?28.8108?0.68?15.8823?20.0165KJ/mol ILW?0.0066?1.0.8887?0.5858?30.3195?0.4076?14.7959?23.8976KJ/mol

对全塔作热量衡算:

FIF?QW?DILD?WILW?QD1?QD2?Q损

最终求得

QW?192.2701?12.0611?137.4745?2.3.8976?8640700?(1?0.05)?329.6817?20.0165?9071700KJ/h 4.3.冷凝水用量

假设冷却水进口温度为20?C,出口温度为30?C,所以进出口的平均温度为25?C,在此温度下水的比热容为CP?4.2kJ/(kg??C)。

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