文档介绍：简单填料精馏塔设计
设计任务:规定F、xF、xD、xW,设计出能完成分离任务的板式精馏塔
1. 回流比
最小回流比
设夹紧点在精馏段,其坐标为(xe,ye)则
(1)
设夹紧点在提馏段,其坐标为(xe,ye)
(2)
所需基础数据:气液相平衡数据
丙酮-水
xi = [0 ]; % 液相丙酮平衡浓度
yi = [0 ]; % 汽相丙酮平衡浓度
ti=[ 100 ];%平衡温度
甲醇-水
xi = [0 ]; % 液相甲醇平衡浓度
yi = [0 ]; % 汽相甲醇平衡浓度
ti=[ 100 ];%平衡温度
确定操作回流比
2 全塔物料衡算与操作方程
(1)全塔物料衡算
(3)
(4)
其中(5)
(6)
联立式(3)、式(4)得: (7)
(2) 操作方程
精馏段
提馏段
3 计算精馏段、提馏段理论板数
①理想溶液图解法或求出相对挥发度用逐板计算法求取。
②非理想溶液相平衡数据为离散数据,用图解法或数值积分法求取
4. 全塔组成分布、温度分布及精馏段、提馏段平均温度与组成
精馏段平均温度
提馏段平均温度
其中——塔顶第一板温度,——加料板温度,——塔釜温度
5物性参数的计算
①塔顶条件下的物性参数(气相密度、液相密度、表面张力及粘度)
②进料板组成与温度条件的物性参数
③塔釜条件下的物性参数
④精馏段平均物性参数
⑤提馏段平均物性参数
附:气相密度用理想气体状态方程计算
液相密度、为组分A与B的质量分数,、分别为组分A与B的液相密度,水的密度用插值法求,甲醇或丙酮的密度查有机液体相对密度共线图(陈敏恒,化工原理(上册):北京:化学工业出版社,2006)
表面张力(含水溶液)
醇类 q=碳原子数;酮类 q=碳原子数-1
、分别为水与有机物的表面张力,VW、VO分别为纯水与纯有机物的摩尔体积(cm3/mol)。纯有机物的表面张力查有机液体的表面张力共线图。
粘度
5 冷凝器和再沸器热负荷
冷凝器的热负荷
再沸器的热负荷
待求量:进料温度tF、塔顶上升蒸汽温度tDV(与xD对应的露点温度)、回流温度tDL(与xD对应的泡点温度)、再沸器温度tw(与xW对应的泡点温度)。
物性数据:
①各组分在平均温度下的液相热容、气相热容或汽化热。
②各组分的热容方程常数
如
③由沃森公式计算汽化热
6 填料塔的结构设计
I. 塔径计算
计算公式:
①塔填料选择
须知:
相对处理能力:拉西环<矩鞍<鲍尔环<阶梯环<环鞍(填料尺寸相同,压降相同)
对于规整填料,分离能力:丝网类填料>板波纹类填料,板波纹填料较丝网类有较大的处理量和较小的压降。250Y——250指的是填料的比表面积,Y指的是波纹倾角为45o,X Y指的是波纹倾角为30o
填料选择的三步骤:选材质→选类型→选尺寸(径比应保持不低于某一下限值,以防止产生较大的壁效应,造成塔的分离效率下降。)
选尺寸说明:填料尺寸大,成本低,处理量大,但效率低。一般大塔常使用50mm的填料。
塔径/mm
填料尺寸/mm
D<300
20~25
300<D<900
25~38
D>900
50~80
②计算方法
泛点气速法
----散堆填料
Eckert关联图法
由X值和泛点压降线查取Y值进而求得液泛气速
Bain-Hougen泛点关联式
填料特性:比表面积、空隙率、泛点压降因子
---规整填料
Bain-Hougen泛点关联式
250Y金属板波纹填