轻烃分离精馏塔设计书

物料衡算

表3-7不同温度下的K值

温度/℃ 70 72 71

所以：进料温度tF = 71 ℃，进料压力PF = 4.95 atm

全塔条件汇总如下表

表3-8 全塔条件汇总表 项目 温度/℃ 压力/atm 回流罐 45 4.7 塔顶 47 4.85 塔底 88 5.039

3.1.3 非清晰分割的验证 根据 ?i?

?dlk??dhk??lg??lg?w??w?lk??hk对iC4：

lg?lk,hk??diC4??dhk????lg?lg??w??w???iC4??hklg?iC4,hk????KA 2 2.1 2.05 KB 1.2 1.3 1.25 kC 0.75 0.77 0.76 kD 0.6 0.62 0.61 求和值 1.013 0.9917 1.0024 进料 71 4.934 Ki可求得相对挥发度。 Kh

表3-9相对挥发度表 项目 kD kW 异丁烷 1.31 2.5 正丁烷 0.96 2.1 相对挥发度 1.364583333 1.19047619 代入数据得

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xA?3.8887?10?6，可认为塔底不含iC4。

?dlk??dhk??lg??lg?w??wlk???hk对nC5：

lg?lk,hk??dnc5??dhk????lg?lg??w??w???nC5??hklg?nC5,hk????

表3-10相对挥发度表 项目 kD kW 异戊烷 0.4 1.05 正戊烷 0.3 0.85 相对挥发度 1.333333333 1.235294118 代入数据得

yD?6.7731?10?6，可认为塔顶不含nC5。

由以上检验可以得出，清晰分割成立。

3.2 最小理论板数和最小回流比

3.2.1 最小回流比

tW?tD47?88??67.5℃ 22全塔平均压力：P?PD?4.85atm

全塔平均温度：t?由《化工原理》436页的相平衡常数图查图得： K1 = 2.1，K2 = 1.2，K3 = 0.75，K4 = 0.6。 以物质D（nC5）为对比组分，则： 同理可得：

aBD?2

2.1?3.5 0.6aAD?

aCD?1.25

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aDD?1

由任务书知，进料热状况q=0.6 由恩德伍德公式：

?ij?xi,D?????Rmin?1，

ij假设??1.3922，得：

?ij?xi,F?????1?q?0.4由试差法：

ij?ij?xi,F?????0.4

ij此时

?ij?xi,D?????Rmin?1?2.9253

ij则最小回流比为Rmin = 1.9253

3.2.2 最小理论板数 塔顶相对挥发度：?D?1.9375 塔底相对挥发度：?W?2.0259

?M??D??W?1.9812

则由芬克斯公式：

??xA??xB??lg???x????x????BA????W?D??15.4844 Nmin?1??lg?M则最小理论板数Nmin = 14.4844

3.3 实际回流比，理论板数

因为：Y?N?NminR?Rmin，X?

N?2R?1由Y?N?Nmin2Y?Nmin推得：N?

N?21?Y??1?54.4X??X?1??又Y?1?exp????0.5??，一次取不同的R/Rmin，可得：

??11?117.2X??X??

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表3-11 吉利兰图求解理论板数数据表

R/Rmin R 1.1 2.14907 1.2 2.34444 1.3 2.53981 1.4 2.73518 1.45 2.832865 1.5 2.93055 1.55 3.028235 1.58 3.086846 1.6 3.12592 1.7 3.32129 1.8 3.51666 1.9 3.71203 2 3.9074 2.1 4.10277 2.2 4.29814 2.3 4.49351 2.4 4.68888 2.5 4.88425 2.6 5.07962 2.7 5.27499 2.8 5.47036 2.9 5.66573 3 5.8611

X 0.062040539 0.116832713 0.165576683 0.20922151 0.229375415 0.24852756 0.266750823 0.277266626 0.28411118 0.316477256 0.346043315 0.373157641 0.398113054 0.421157528 0.442502463 0.462329185 0.480794111 0.498032884 0.514163714 0.529290087 0.543502989 0.556882742 0.569500517 Y 0.594118303 0.536842267 0.490803773 0.452627716 0.435870294 0.420414058 0.406105944 0.398017299 0.392816056 0.368863832 0.347845874 0.329229129 0.312606042 0.297659177 0.284137171 0.271838052 0.260597417 0.250279897 0.240772882 0.231981827 0.223826697 0.216239232 0.209160811 N 38.61380474 33.59133063 30.37337423 28.11551823 27.22093946 26.44168361 25.75646571 25.38351115 25.14893924 24.11861091 23.27684688 22.57530688 21.981008 21.47065621 21.02731659 20.63837055 20.29421479 19.98740562 19.7120801 19.46355461 19.23804045 19.03243829 18.84418707 N*(R+1) 121.5975741 112.3441898 107.5159738 105.0165214 104.3341861 103.9303595 103.7530966 103.738501 103.7625114 104.2235121 105.1336032 106.3755233 107.8695987 109.5598204 111.4056671 113.377095 115.4513526 117.6108915 119.8419564 122.1336105 124.4770474 126.8650949 129.2918519 由此数据表，以R/Rmin为横坐标，（R+1）·N为纵坐标做图：

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