第三章
3.1 设计条件
精制工段工艺设计
原料为含环氧环己烷40％（质量分数,下同）的环己烯—环氧环己烷混合物，环氧环己烷产量70000吨年。
塔顶环己烯产品浓度：98.5％ 塔底釜液含环氧环己烷不低于 98％ 操作条件：
精馏塔的塔顶压力 4 kPa（表压） 进料状态 泡点进料 回流比 1.5Rmin 全塔效率 52％ 加热蒸汽压力 101.33kpa
饱和水蒸汽压力 0.25Mpa （表压） 设备形式 浮阀塔 设备工作日 300天
3.2 精馏塔的设计
3.2.1精馏塔的物料衡算
原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
环己烯的摩尔质量 MA=82.15kgkmol 环氧环己烷的摩尔质量 MB=98.14kgkmol
xF?xD?xW?0.4/82.15?0.443
0.4/82.15?0.6/98.140.985/82.15?0.987
0.985/82.15?0.015/98.140.02/82.15?0.024
0.02/82.15?0.98/98.14原料液及塔顶、塔底产品的摩尔质量
MF?0.443?82.15?0.557?98.14?91.056kg/kmolMD?0.987?82.15?0.013?98.14?82.358kg/kmol MW?0.024?82.15?0.976?98.14?97.756kg/kmol物料衡算
环氧环己烷产量 =99.454kmol = 1.5×1.11=1.66 求精馏塔的气、液相负荷
L=R×D=1.66 ×76.49=126.97（kmol=（97.756+86.947）2=92.352
（kgkmol）
MLn=（98.012+91.088）2=94.550（kgkmol）
平均密度
气相平均密度 由理想气体状态方程计算，即 精馏段 ρVm=提馏段 ρVn=液相平均密度
内插关系式：
液相混合物密度：
其中， 、分别为环己烯（A），环氧环己烷（B）组分的质量分率， 、分别为A，B纯组分的密度。
可根据塔顶、塔釜、加料板的质量分率及各纯组分的密度求得三处混合液的密度同时可计算三段的平均温度
表3.3 各组分的液相密度与温度的关系
109.88?84.652?3.06（kgm3）
8.314??92.45?273.15?118.98?92.352?3.50（kgm3）
8.314??104.04?273.15?温度（℃）
80 90 100 110 120
环己烯（kgm3）
616.0 605.5 594.8 583.7 572.2
环氧环己烷（kgm3）
648.1 638.9 629.5 620.0 610.2
?dA??下??dB?上??下605.5?616（t?t下）?616?(86.86?80)?608.7971010
?上??下638.9?648.1??下?(t?t下)?648.1?(86.86?80)?641.791010 ?LDm?10.987608.797?0.013641.79?609.204kg/m3
塔底液相平均密度
加料板液相平均密度 =615.605 精馏段平均密度 提馏段平均密度
液相平均表面张力 内插关系式：
混合物表面张力：
表3.4 各组分的表面张力与温度的关系
温度（℃）
80 90 100 110 120
环己烯（） 14.92 13.85 12.80 11.76 10.73
环氧环己烷（）
17.00 15.99 14.99 14.00 13.02
塔顶平均表面张力：
?dA??下??dA?上??下13.85?14.92(t?t下)?14.92?(86.86?80)?14.18mN/m1010
?上??下15.99?17??下?(t?t下)?17?(86.86?80)?16.31mN/m1010=0.987×14.18+0.013×16.31=14.21mNm
进料板平均表面张力： =14.22mNm 塔底平均表面张力： mNm 精馏段平均表面张力： =14.22mNm 提馏段平均表面张力： mNm 液相平均粘度 混合液体粘度
log??xAlog?A?(1?xA)log?B
=（d+w）2
表3.5 各组分的粘度与温度的关系
温度（℃）
80 90 100
环己烯（） 0.217 0.199 0.184
环氧环己烷（）
0.277 0.255 0.235
110 120
0.172 0.161
0.217 0.202
查表3.5并根据公式计算进料板物料平均粘度：
?上??下0.184?0.199?0.199?(98.04?90)?0.1869mPa?s1010???下0.235?0.255?B??下?上?0.225?(98.04?90)?0.2089mPa?s1010log??xAlog?A?(1?xA)log?B
?0.443?log 0.1869 ?(1?0.443)?log0.2089?-0.7015mPa?s?A??下?得
塔顶物料平均粘度=0.205 塔底物料平均粘度=0.215 精馏段物料平均粘度=0.202 提馏段物料平均粘度0.207
全塔物料平均粘度?L? （0.205?0.21）5/2?0.210根据奥康奈尔关联法：
?0.245?0.245ET?0.49（??L）?0.49?（2.96?0.210）?0.52
故假设成立，总板效率 3.2.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算
查史密斯关联图的方法是分别由精馏段和提馏段的参数得史密斯关联图的横坐标A（精）和A（提），以及曲线值B,获得C20值。
板间距是由塔径来选用的，在未知塔径的情况下，可根据进料的情况设塔径的范围，查得板间距。由设定的板间距计算出塔径后，再核实板间距是否合适，如不合适，重新设定板间距后计算塔径。
塔径计算需要确定空塔气速u，空塔气速由极限空塔气速（最大空塔气速）乘以安全系数得到，计算空塔气速需要知道操作物系的负荷系数C，C值由表面张力为20dyncm的物系负荷系数计算而得，由史密斯关联图查得。
塔径的计算
最大空塔气速计算公式：
精馏段的气、液相体积流率为
相关推荐：
loading