2 丙烯精制塔的工艺计算

2.1 原始数据

设计给定的原始数据见表1

表1原始数据

物料名称 进料组成（质量分数%） 塔顶组成（质量分数%） 塔釜组成（质量分数%）

丙烯 0.85 0.99 <0.15

其他 0.15 0.01

设计操作压力的设定值 P=1.84MPa(兆帕)

设计年产丙烯的数量为十万吨丙烯

2.2 物料衡算

2.2.1 关键组分的计算

按照多（二元）组分精馏确定精制塔工艺中的关键组分；混合组分中挥发度相对较高的丙烯作为轻关键组分在塔顶蒸出；混合组分中挥发度相对较低的丙烷作为重关键组分在塔釜分出。

2.2.2 计算塔顶小时产量

计算该精制塔工艺中每小时塔顶产量，每年的操作时间为330天（30天维护，5天机动），计算时间得到t=330*24=7920小时，产量为 /7920=12626.2627千克每小时

2.2.3 计算塔釜混合组分的组成

本次设计中设计丙烯在塔顶，丙烷在塔釜。

以每小时一百千克的进料流量为参照并作为基准，进行物料衡算，见下表2

表2物料衡算

进料组成/(kg/h) 塔顶组成/(kg/h) 塔釜组成/(kg/h)

丙烯 85 0.99D 0.15W

其他 15 0.01D 15-0.01D

共计 100 D0 15-0.01D+0.15W

由进料量等于塔顶量加塔釜量，按照式2.1

（F=D+W）                       （2.1）

D+W=100

0.99D+0.15W=85

解得 D=83.3333kg/h

    W=16.6667kg/h

原式中 F为原料液在精制塔工艺中的流量(单位为千克每小时)，kg/h

      D为馏出液（即塔顶组分）在精制塔工艺中的流量(单位为千克每小时)，kg/h

      W为塔釜残液（即塔底组分）在精制塔工艺中的流量(单位为千克每小时)，kg/h

进料，塔顶产品，塔釜残液的摩尔组成见表2.1

表2.1进料，塔顶产品，塔釜残液的摩尔组成

进料 塔顶产品 塔釜

丙烯 0.8559 0.9905 0.1560

丙烷 0.1441 0.0095 0.8440

共计 1 1 1

表3各气体组分的相对分子质量由公式（2.2）

联立方程组得

解得 F=15054.4595千克每小时

    W=2428.1968千克每小时

丙烷：

丙烯：

原式中 F为原料液在精制塔工艺中的流量，kg/h

      D为馏出液（即塔顶组分）在精制塔工艺中的流量，kg/h

      W为塔釜残液（即塔底组分）在精制塔工艺中的流量，kg/h

        -原料液中组分的摩尔分数

        -馏出液（塔顶）中组分的摩尔分数

        -釜残液（塔底）中组分的摩尔分数

2.2.4 质量分数与摩尔分数的转换

将质量分数换算为摩尔分数

按照公式（2.3）计算：

（2.3）

式中  -液相中A组分的摩尔分数

      -A、B、C组分的摩尔分数，kg/mkol(千克每千摩尔)

-液相中A、B、C组分的质量分数

各气体组分相对分子质量表，见下表3

表3各气体组分相对分子质量表

组分

项目 分子式 相对分子量

丙烯

42.08

丙烷

44.09

以丙烯为例计算丙烯进料组成：

                                   其他数据同理得下表4

表4各组分的摩尔分数

组分

组分所处位置 进料 塔顶产品 塔釜液

丙烯 0.8559 0.9905 0.156

丙烷 0.1441 0.0095 0.844

共计 1 1 1

2.2.5 计算各组分进料量和塔底产品组分的量     F=W+D

F·XF=D·XD+W·XW

因为                         D=15054.4595㎏/h