用EXCEl对脱水塔进行粗略分析

刘斌（中国石油四川石化生产六部 四川 成都 611930）

前言

精馏是化工基本分离方法之一，广泛应用于有机化工、石油等生产领域，其理论塔板数的确定是最基本的工艺设计计算。主要方法有图解法和逐板计算法。图解法简单方便，但准确性较差；逐板计算法准确性好，且同时求得各层板上的汽液相组成。本文利用人们熟知的E X C E l对脱水塔进行计算。

一、计算方法

逐板计算法，就是利用物料的气一液相平衡关系和操作线方程联立得到提馏段和精馏段的方程，然后利用精馏的方程由塔顶馏出液液相组成开始，逐板算出精馏段各块塔板的液相组成，同时将X n+1与X F比较，确定进料板位置；进料板位置确定以后，改用提馏段的迭代方程求算提馏段各块塔板的液相组成，直至X n+1小于X w为止，即为该分离操作所需的理论塔板数。

假定精馏的进料量F（mol），进料浓度X F（mol），进料热力学状态q，塔顶馏出量D，馏出物浓度X D，塔底量W，塔底浓度X W，回流比R，以及操作的其他条件下，即可进行精馏塔设计，由物料衡算方法确定采出量D、W，粗算体系操作范围内地平均相对挥发度a，于是则有：

精馏段：yn++1=[R/(R+1)]x n+x D/(R+1)

提馏段：yn++1=[(L+q F)/(L+q F-W)]x n+[W/(L+q F-W)]x w

体系相平衡关系：y=a x/[1+(a-1)x]

那么塔顶相对挥发度 a 1=353.743/15.648=108.354;

塔顶相对挥发度 a 2=12.96/0.12=22.606

则相对挥发度为：a=(a 1+a 2)0.5=49.49

查P F D得塔顶馏出物水的设计值为：25395.6kg/h

回流比R=25395.6/8356=3.039

取q为1，L=R D=3.039 Χ 474.222=1441.258

把以上数据带入算式中得：

精馏段：yn++1=[3.039/(3.039+1)]x n+0.999985812/(3.039+1)

=0.752413964x n+0.247582523

提馏段：yn++1=[(L+q F)/(L+q F-W)]x n+[W/(L+q F-W)]x w

=[(1441.258+2058.43)/(1441.258+2058.43-752)]x n+[752/(1441.258+2058.43-752)]×0.000184513

=1.273684640x n+0.000050498

相平衡：y=a x/[1+(a-1)x]=49.49x/[1+(49.49-1)x]

或 者：x=y/[a-(a-1)y]=y/[49.49-(49.49-1)y]

经过计算得出理论塔板数为6层，包括塔釜，其中精馏段3块，提馏段2块加塔釜。精馏塔的计算通常可分为设计型计算和操作型计算。设计型计算的任务是根据规定的分离要求，选择精馏的操作条件，计算所需的理论板，操作型计算的任务是在设备(精馏段板数及全塔理论板数)已定的条件下，由指定的操作条件预计精馏操作的结果。

那么在给定6层理论塔板的情况下，不同的进料浓度下塔顶和塔底的物料组分分布为：

表1 不同水浓度进料下的脱水塔数据1

表2 不同水浓度进料下的脱水塔数据2

405099.998581299.995113248.868082946进料水浓度wt%进料水浓度mol%塔顶水摩尔比%塔顶水质量比%塔顶醇浓度p p m塔底水摩尔比%塔底水质量比%50.869.662921399.999373299.997841121.5894469890.39804940.02438400.000070877.500000099.999585899.998573314.26674444078.053132499.999599299.998619513.80519807915.58007250.01845130.00115570.04528250.0000536%

0.535683605塔底水含量p p m 0.70792380611.55659936452.8253666

二、结论

由上表可以看出当进料水浓度浓度在20 wt%到40 wt%比较便于控制塔顶的醇含量（影响废水的CO D）和塔底的水含量（影响后续操作），建议进料水含量不要超过40%。此结论与实际操作中的情况吻合。

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