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轻烃分离装置戊烷解析剂翻译样本

发布时间:2012-06-15 16:51:03
 

轻烃分离装置戊烷解析剂翻译样本,来自石油翻译

3.1.1操作条件的确定

确定回流罐压力Tb

塔顶冷凝器采用水作冷剂,入口温度在25-30℃之间,可以估算出回流罐温度Tb为45℃,由温度Tb查图可得各组分在该温度下的饱和蒸汽压,再根据泡点方程P=∑Pis*Xi可求得回流罐压力:

3-3 估算回流罐压力

丙烷

异丁烷

正丁烷

异戊烷

∑Pis*Xi

Xi(mol%)

11.565

3.969

15.203

24.740

Pis(MPa)

1.51

0.596

0.432

0.177

0.857

所以回流罐压力等于0.857MPa。

确定塔顶压力Pd、塔顶温度Td

取管线阻力△P=0.015MPa,则塔顶压力Pd=Pb+△P=0.872MPa。由安托万方程编程迭代:

#include<stdio.h>

#include<math.h>

main()

{

   float n,p,p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,t=50;

   for(n=0;;n++)

   {

    p1=exp(9.1058-1872.46/(t+273.15-25.16));

    p2=exp(8.9179-2032.73/(t+273.15-33.15));

    p3=exp(9.0580-2154.90/(t+273.15-34.42));

    p4=exp(9.0136-2348.67/(t+273.15-40.05));

    p=100000/(0.374/p1+0.129/p2+0.489/p3+0.008/p4);

    if(((p-872000)/872000)>-0.001&&((p-872000)/872000)<0.001)break;

    t+=0.1;

   }

   printf("t=%.1f",t);

}

得Td=59.6℃

确定塔釜压力Pw、塔釜温度Tw

填料塔取经验值精馏段压降0.007MPa,P进=Pd+△P =0.879MPa,Pw=P进+△P=0.886MPa,由安托万方程编程迭代(源代码略)得Tw=118.8℃

3.1.2计算最小理论板数、最小回流比

相对挥发度

取重关键组分异戊烷为基准,则αiH=Ki/KH(i-任意组分,H-重关键组分)

3-4计算相对挥发度

组分

丙烷

异丁烷

正丁烷

异戊烷

正戊烷

异己烷

正己烷

αD

7.6052

3.1382

2.3288

1.0000

0.7898

0.3686

0.2801

αW

5.2670

2.4923

1.9966

1.0000

0.8494

0.4576

0.3740

α平均

6.3290

2.7966

2.1563

1.0000

0.8191

0.4107

0.3237

表中α平均=(αDw1/2

计算最小理论板数Nm

Nm= = =13.78

核实清晰分割是否合理,以计算釜液中丁烷的摩尔分率为例:

= = =5.51×108

Xw,1= = = =3.03×10-10

同理可计算出釜液中异丁烷,馏出液中正戊烷、异己烷、正己烷的摩尔分率:

3-5 非关键组分部分摩尔分率

组    分

异丁烷

正戊烷

异己烷

正己烷

摩尔分率

1.04×1010

2.13×109

3.06×1010

1.86×1010

可见,符合清晰分割的假设,清晰分割合理。

计算最小回流比

由Underwood公式:

                        

取饱和液相进料q=1,由(3-2)式 ,得:

 

由Excel试差得到θ=1.5929,代入得Rm+1=2.6753,则Rm=1.6753。

计算实际回流比R和理论板数N

计算以下数据作(R+1)N~R/Rm曲线:

1

表3-6 (R+1)NR/Rm曲线数值计算表

N(R+1)

92.4360

88.2419

85.6914

86.0644

87.9957

92.2577

R/Rm

1.2

1.3

1.47

1.7

1.9

2.2

R

2.0104

2.1780

2.4628

2.8481

3.1832

3.6858

X

0.1113

0.1582

0.2274

0.3048

0.3604

0.4290

Y

0.5339

0.4863

0.4260

0.3676

0.3294

0.2857

N

30.7054

27.7669

24.7466

22.3655

21.0357

19.6889


在图中取N(R+1)最小的点,得到实际回流比R=2.4628,理论板数N=24.74。

 

 

 

 

 

 

图3-1

确定进料位置

根据芬斯克方程可得:

 

解得N精=10.73,N提=14.01

确定进料温度TF

由于饱和液相进料,由泡点方程(∑Ki*Xi=1),通过试差猜算进料温度

设进料温度TF=87.8℃

3-7 试差猜算进料温度

组分

丙烷

异丁烷

正丁烷

异戊烷

正戊烷

异己烷

正己烷

∑Ki*Xi

Xi

0.10727

0.03681

0.141

0.22945

0.33544

0.0816

0.02935

Ki

3.889

1.725

1.332

0.6208

0.5093

0.2566

0.2027

1.00019

所以经试差,进料温度TF=87.8℃

3.2 T-201物料衡算

(计算过程同T-101)

3.2.1 清晰分割

去正戊烷为轻关键组分,回收率99.5%,异己烷为重关键组分,回收率99.5%,做物料衡算

 

合计

正己烷

异己烷

正戊烷

异戊烷

正丁烷

组分

 

3-8  T101清晰分割物料平衡表

4739.445

252.938

415.000

2420.188

1647.223

4.098

质量流率

Kg/h

进料

100

5.337

8.756

51.065

34.756

0.086

质量分数

%

64.195

2.935

4.816

33.544

22.831

0.071

摩尔流率

Kmol/h

100

4.572

7.501

52.253

35.564

0.110

摩尔分数

%

4080.157

 

20.750

2408.087

1647.223

4.098

质量流率

Kg/h

塔顶馏出液

100

 

0.509

59.019

40.372

0.100

质量分数

%

56.518

 

0.241

33.376

22.831

0.071

摩尔流率

Kmol/h

100

 

0.426

59.054

40.395

0.125

摩尔分数

%

677.963

252.938

412.925

12.101

 

 

质量流率

Kg/h

塔底馏出液

100

37.308

60.907

1.785

 

 

质量分数

%

7.894

2.935

4.791

0.168

 

 

摩尔流率

Kmol/h

100

37.179

60.696

2.125

 

 

摩尔分数

%

3.2.2 操作条件的确定

确定回流罐压力Pb

塔顶冷凝器采用水作冷剂,入口温度在25-30℃之间,可以估算出回流罐温度Tb为45℃,由温度Tb查图可得各组分在该温度下的饱和蒸汽压,再根据泡点方程P=∑Pis*Xi可求得回流罐压力:

3-9 估算回流罐压力

组 分

正丁烷

异戊烷

正戊烷

异己烷

∑Pis*Xi

Xi

0.00125

0.40395

0.59054

0.00426

Pis(MPa)

0.432

0.177

0.1363

0.0607

0.153

所以回流罐压力等于0.153MPa

确定塔顶压力Pd,塔顶温度Td

取管线阻力△P=0.015MPa,则塔顶压力PD=Pb+△P=0.168MPa。由安托万方程编程迭代(源代码略)得Td=48.6℃

确定塔釜压力Pw、塔釜温度Tw

填料塔取经验值精馏段压降0.007MPa,P进=Pd+△P =0.175MPa,Pw=P进+△P=0.182MPa,由安托万方程编程迭代(源代码略)得Tw=81.3℃

3.2.3计算最小理论板数、最小回流比

相对挥发度

取重关键组分异己烷为基准,则αiH=Ki/KH(i-任意组分,H-重关键组分)

3-10 计算相对挥发度

组 分

正丁烷

异戊烷

正戊烷

异己烷

正己烷

αD

6.9029

2.8571

2.2187

1.0

0.7467

αW

5.4147

2.4789

2.0172

1.0

0.7834

α平均

6.1137

2.6613

2.1155

1.0

0.7648

表中α平均=(αDw1/2

计算最小理论板数Nm

Nm= = =11.06

核实清晰分割是否合理,计算釜液中丁烷、异戊烷浓度,馏出液中正己烷浓度(同上),得下表:

3-11 非关键组分部分摩尔分率

组  分

正丁烷

异戊烷

正己烷

摩尔分率

3.60×1010

1.17×107

2.10×109

可见,符合清晰分割,清晰分割合理。

计算最小回流比

取饱和液相进料q=1,由式(3-2)带入数据,由Excel迭代求得θ=1.0478

θ带入式(3-1),得Rm=0.7487

计算实际回流比R和理论板数N

计算以下数据作(R+1)N~R/Rm曲线:

表3-12 (R+1)NR/Rm曲线数值计算表

N(R+1)

47.1175

45.5497

45.1584

45.3764

45.9631

46.7887

R/Rm

1.4

1.6

1.83

2

2.2

2.4

R

1.0482

1.1979

1.3701

1.4974

1.6472

1.7969

X

0.1462

0.2044

0.2622

0.2998

0.3394

0.3748

Y

0.4976

0.4451

0.3988

0.3711

0.3435

0.3200

N

23.0044

20.7238

19.0530

18.1693

17.3631

16.7287

在图中取N(R+1)最小的点,得到实际回流比R=1.3701,理论板数N=19.0530 。