2 精馏塔的工艺计算

2 精馏塔的工艺计算

2.1精馏塔的物料衡算

2.1.1基础数据 （一）生产能力：

10万吨/年，工作日330天，每天按24小时计时。 （二）进料组成：

乙苯212.6868Kmol/h ；苯3.5448 Kmol/h ；甲苯10.6343Kmol/h 。 （三）分离要求：

馏出液中乙苯量不大于0.01，釜液中甲苯量不大于0.005。 2.1.2物料衡算（清晰分割）

以甲苯为轻关键组分，乙苯为重关键组分，苯为非轻关键组分。 01.0=D H K x ， 005.0=W LK x ，

表2.1 进料和各组分条件

由《分离工程》P65式3-23得：

,1

,,1LK

i LK W

i HK D LK W

z x

D F

x x =-=--∑ （式2. 1）

2434.13005

.001.01005

.0046875.0015625.08659.226=---+⨯

=D Kmol/h

W=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/h

0681

.1005.06225.21322=⨯==W X W ，ωKmol/h 编号 组分 i f /kmol/h i f /%

1 苯 3.5448 1.5625

2 甲苯 10.634

3 4.6875 3 乙苯 212.6868 93.7500

总计

226.8659

100

5662.90681.16343.10222=-=-=ωf d Kmol/h 132434.001.02434.1333=⨯==D X D d ，Kmol/h 5544.212132434.06868.212333=-=-=d f ωKmol/h 表2-2 物料衡算表

2.2精馏塔工艺计算

2.2.1操作条件的确定 一、塔顶温度

纯物质饱和蒸气压关联式（化工热力学 P199）：

C

C S T T x Dx Cx Bx Ax x P P /1)()1()/ln(635.11-=+++-=-

表2-3 物性参数

注：压力单位0.1Mpa ，温度单位K

编号 组分 i f /kmol/h

馏出液i d 釜液i ω 1 苯 3.5448 3.5448 0 2 甲苯 10.6343 9.5662 1.0681 3 乙苯 212.6868 0.1324 212.5544

总计

226.8659

13.2434

213.6225

组份 相对分子质量

临界温度C T 临界压力C P

苯 78 562.2 48.9 甲苯 92 591.8

41.0 乙苯

106

617.2

36.0

名称 A B C D

表2-3饱和蒸汽压关联式数据

以苯为例，434.02.562/15.3181/1=-=-=C T T x

1

.5)434.033399.3434.062863.2434.033213.1434.098273.6()434.01()(

6

3

5

.11-=⨯-⨯-⨯+⨯-⨯

-=-C

S P P In

01.02974.09.48)1.5exp(a S P MPa P =⨯=⨯-=

同理，可得MPa P b 1.00985

.00⨯= 露点方程：∑

==n

i i

i p p y 1

1

，试差法求塔顶温度

表2-4 试差法结果统计

故塔顶温度=105.5℃

二、塔顶压力

塔顶压力Mpa p 1.0013.1⨯=顶 三、塔底温度

苯 -6.98273 1.33213 -2.62863 -3.33399 甲苯

-7.28607

1.38091 -

2.83433 -2.79168 乙苯 -7.48645

1.45488

-3.37538

-2.23048

t

80.0 85.0 100 105.5 106 0a p 1.0080 1.1729 1.7961 2.0794 2.1067 0b p 0.3871 0.4587 0.7394 0.8712 0.8840 0c p

0.1672 0.2017 0.3417 0.4095 0.4161 等式左边 2.1871 1.8488 1.5298 0.9804 0.9664 等式右边

0.9869

0.9869

0.9869

0.9869

0.9869

泡点方程：

p x p

n

i i i

=∑=1

0 试差法求塔底温度

故塔底温度=136℃

四、塔底压力

塔底压力Mpa p 1.0013.1⨯=底 五、进料温度

进料压力为Mpa p 1.0013.1⨯=进，

泡点方程：

p x p

n

i i i

=∑=1

试差法求进料温度

故进料温度=133℃

六、相对挥发度的计算

据化学化工物性数据手册，用内插法求得各个数据 5.105=顶t ℃

，961.5=苯α 514.2=甲苯α 1=乙苯α； t

100 110 130 135 136 0b p 0.7394 0.9922 1.6987 1.9249 1.9728 0c p

0.3417

0.4726 0.8539 0.9795 1.0063 等式左边 0.3437 0.4751 0.8580 0.9841 1.0110 等式右边 1.0133 1.0133

1.0133

1.0133

1.0133

t

100 110 130 132 133 0a p 1.7961 2.3357 3.7777 3.9521 4.0415 0b p 0.7394 0.9922 1.6987 1.7866 1.8318 0c p

0.3417

0.4726 0.8539 0.9025 0.9276 等式左边 0.3831 0.5260 0.9392 0.9916 1.0186 等式右边 1.0133

1.0133

1.0133

1.0133

1.0133