丙烯生产中主设备的工艺尺寸计算案例综述
1.1实际回流比与理论塔板数的计算
1.1.1最小回流比
1.相对挥发度
参考Antoine常数A、B、C的有关数据得到表1.1:
表1.1Antoine常数
组分
丙烷
丙烯
A
6.82973
6.8196
B
811.2
785
C
248
247
参考Antoine方程：
(3.1)
明确各温度环境下，各组分相匹配的饱和蒸气压，汇总表1.2:
表1.2饱和蒸气压Po/(kpa)
丙烷
丙烯
37℃
1259.65
1511.36
65.9℃
2306.47
2720.59
51℃
1711.36
2038.09
由于选择了泡点进料，则：
Xq=XF=0.4113XD=0.9962Xw=0.0157参考公式：
(3.2)α=Pa/Pb
(3.2)
运算相对挥发度：
根据公式：
am=√αp·Qw
运算平均相对挥发度：αm=1.18452.最小回流比
参考相平衡方程：
把平均相对挥发度置于上式能够运算：y?=0.4528参考最小回流比公式：
把y,结合上式运算得：Rmn=13.0940
1.1.2理论塔板数参考芬斯克方程：
把多个数据结合上式运算，得：Nmin=123.9255
1.1.3塔板数与实际回流比的确定
(3.3)
(3.4)
(3.5)
(3.6)
从真实制造情况来看，真实回流比属于最低回流比110%~120%,因此把最低回流比设置成19。
参考借助查吉利兰图能够发现：
由于在实际生产中，实际回流比是最小回流比的1.1~2倍。所以将最小回流比取19。
根据通过查吉利兰图得出：进一步获取理论塔板数N=201.2695≈202块
1.2塔径、板间距及塔高的确定
1.2.1板间距和塔径的确定
1.塔顶、塔釜、进料的混合液密度及气体密度
(1)液体密度
参考有关数据资料可得：不同温度环境里各组分的密度如表1.3:
组分
C?H?
C?H?
P(37c)
(kg/m3)
447
432
P(51c)
(kg/m3)
496
481
P(65.9c)
(kg/m3)
480
469
表1.3各组分密度表
参考公式(1.7):
(3.7)
出料温度37℃情况下：
运算Pm=438.1695kg/m3
因此，根据塔顶和塔釜密度汇总表1.5:
温度
液体平
均密度kg/m3
37℃
438.1695
51℃
481.2355
65.9℃
479.9582
表1.5各温度下的纯组分密度表
(2)气体密度
参考资料获取各组分物性常数，并绘制表1.6,1.7:
组分
C?H?
C?H?
总计
摩尔分
数
0.9962
0.0038
1
临界温
度
364.87
369.83
临界压力
45.5
41.59
yiTci
361.3739
1.4058
364.7797
y?Pci
45.8252
0.1615
45.9867
yiM
41.92
0.16
42.08
表1.6塔顶各组分的物性常数
组分
丙烯
丙烷
总计
yiTci
5.7267
364.1418
369.8685
y?Pci
0.7222
41.8328
42.555
yiM
0.66
41.4
44.06
表1.7塔釜各组分的物性常数
参考数据运算塔顶对比温度：
塔顶对比压力：
塔釜对比温度：
塔釜对比压力：
参考临界温度Tc和临界压力Pc,运算确定压缩因子Z=0.73明确公式(1.8):
(3.8)
式中：pmv:气相组分的平均密度，
Z:查图对比T与P所得的压缩因子
M:平均相对分子质量
T:操作温度(K)
R:通用气体常数运算塔顶密度：
塔釜密度：
2.液体及气体的体积流量
参照公式：
(3.9)
整合得：
V=(R+1)D=11879.964kmol/h因为恒摩尔流假设：
V=V’
L’=V’+W=11879.964+795.9200=12675.884kmol/hL=RD=11285.9658kmol/h
转换为质量流量：
V=11879.964×42.08=499908.8851kg/hV’=11879.964×44.06=523431.2138kg/hL=11285.9658×42.08=474911.4409kg/hL’=11285.9658×44.06=497259.6531kg/h转换为体积流量：
Vs=499908.8851/41.3151=12099.9074m3/h=1.3611m3/sV’=523431.2138/50.3904=10387.5185m3/h=2.8854m3/sLs=474911.4409/479.9582=989.4892m3/h=