甲醇_水篩板精餾分離.doc

1、.武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目甲醇 水混合液篩板精餾塔設(shè)計(jì)學(xué)號(hào)0942030118學(xué)生姓名劉玉專(zhuān)業(yè)班級(jí)09 高分子材料與工程01 班指導(dǎo)教師陶老師總評(píng)成績(jī).專(zhuān)業(yè)資料 .2012年06 月 18 日.專(zhuān)業(yè)資料 .目錄摘 要.IAbstract .II第一章緒論 .1.1化工原理課程設(shè)計(jì)的目的和要求 .1.2化工原理課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟 .1.3精餾操作對(duì)塔設(shè)備的要求 .1.4板式塔類(lèi)型 .1.5精餾塔的設(shè)計(jì)步驟 .第二章總體設(shè)計(jì)方案的確定 .2.1操作條件的確定 .2.2確定設(shè)計(jì)方案的原則 .第三章塔板的工藝計(jì)算 .3.1精餾塔的物料衡算 .3.2塔板數(shù)的確定 .3.3精

2、餾塔工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 .3.4精餾塔的塔體工藝尺寸的計(jì)算 .3.5塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 .第四章塔板的流體力學(xué)的驗(yàn)算 .4.1塔板壓降 .4.2液面落差 .專(zhuān)業(yè)資料 .4.3液沫夾帶 .4.4漏液 .4.5液泛 .4.6塔板負(fù)荷性能圖 .第五章塔附件的設(shè)計(jì) .5.1換熱器設(shè)計(jì) .5.2餾塔接管尺寸的計(jì)算 .5.3塔的總體高度設(shè)計(jì) .總 結(jié) .致 謝 .參考文獻(xiàn) .附 錄 .專(zhuān)業(yè)資料 .摘要精餾是化工生產(chǎn) 、石油化工煉油生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行液體混合分離的一個(gè)重要操作，在提高生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品質(zhì)量中起著舉足輕重的作用。本設(shè)計(jì)的任務(wù)四分離甲醇水溶液的混合物，提純甲醇達(dá)到一定的純度。采用

3、的分離設(shè)備是篩板式精餾塔。設(shè)計(jì)根據(jù)給定任務(wù)書(shū)首先對(duì)精餾裝置的流程、操作條件 、主要設(shè)備選型進(jìn)行討論 ，然后通過(guò)計(jì)算確定精餾塔的塔高為12080mm ，塔徑 800mm ，最后計(jì)算塔板的主要工藝尺寸，進(jìn)行流體學(xué)校核 ，看結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求，繪制精餾裝置流程圖等 。關(guān)鍵詞：精餾塔；篩板式；甲醇；水。. 專(zhuān)業(yè)資料 .AbstractDistillationischemicalindustry,petrochemical,refiningprocesstoseparate liquid mixtures. Distillation is an important action. In improvi

4、ng theeconomic efficiency of production processes and product quality plays animportant role.This designtask is toseparatea mixtureofmethanolinaqueoussolution, purificationofmethanoluptoacertainpurity.Separationequipment is used sieve-type distillation column. Designed according to the. 專(zhuān)業(yè)資料 .givent

5、asks are firston theprocessof distillationequipment,operatingconditions, equipment selection for the main paper, and then determine thedistillation tower by calculating the height of 4.8 meters, 1 meter diametertower, thefinalcalculationof themain trayProcess size, check forfluiddynamics, to see whe

6、ther the results meet the design requirements, processmaps drawn distillation unit.Keyword s: distillation； column ； sieve-type ； methanol ； aqueous solution. 專(zhuān)業(yè)資料 .第一章緒論1.1 化工原理課程設(shè)計(jì)的目的和要求課程設(shè)計(jì)是 化工原理 課程的一個(gè)總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用本門(mén)課程及有關(guān)選修課程的基本知識(shí)去解決某一設(shè)計(jì)任務(wù)的一次訓(xùn)練。在整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中 ，它也起著培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的重要作用。課程設(shè)計(jì)不同于平時(shí)的作業(yè)，在設(shè)計(jì)中需

7、要學(xué)生自己做出決策，即自己確定方案 ，選擇流程 ，查取資料 ，進(jìn)行過(guò)程和設(shè)備計(jì)算，并要對(duì)自己的選擇做出論證和核算 ，經(jīng)過(guò)反復(fù)的分析比較，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計(jì)。所以，課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的有益實(shí)踐。通過(guò)課程設(shè)計(jì) ,學(xué)生應(yīng)該注重以下幾個(gè)能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)：1. 查閱資料 ，選用公式和搜集數(shù)據(jù) (包括從已發(fā)表的文獻(xiàn)中和從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中搜集 )的能力；2. 樹(shù)立既考慮技術(shù)上的先進(jìn)性與可行性 ，又考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性 ，并注意到操作時(shí)的勞動(dòng)條件和環(huán)境保護(hù)的正確設(shè)計(jì)思想 ，在這種設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下去分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力 ；3. 迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行工程計(jì)算的能力 ；4. 用簡(jiǎn)潔的文字 ，清晰的圖

8、表來(lái)表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想的能力 。1.2 化工原理課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟（一）課程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容1. 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 對(duì)給定或選定的工藝流程 ，主要的設(shè)備型式進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述；2. 主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算包括工藝參數(shù)的選定、物料衡算 、熱量衡. 專(zhuān)業(yè)資料 .算、設(shè)備的工藝尺寸計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；3. 典型輔助設(shè)備的選型和計(jì)算包括典型輔助設(shè)備的主要工藝尺寸計(jì)算和設(shè)備型號(hào)規(guī)格的選定 ；4. 帶控制點(diǎn)的工藝流程簡(jiǎn)圖 以單線圖的形式繪制 ，標(biāo)出主體設(shè)備和輔助設(shè)備的物料流向 、物流量、能流量和主要化工參數(shù)測(cè)量點(diǎn) ；5. 主體設(shè)備工藝條件圖 圖面上應(yīng)包括設(shè)備的主要工藝尺寸 ，技術(shù)特性表和接管表 ；完整的課程設(shè)計(jì)由說(shuō)明書(shū)

9、和圖紙兩部分組成 。 說(shuō)明書(shū)是設(shè)計(jì)的書(shū)面總結(jié) ，也是后續(xù)設(shè)計(jì)工作的主要依據(jù) ，應(yīng)包括以下主要內(nèi)容 ：（1）封面（課程設(shè)計(jì)題目 、班級(jí)、姓名、指導(dǎo)教師 、時(shí)間 ）；（2）設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) ；（3）目錄；（4）設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 ；（5）設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)表；（6）工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 ；（7）輔助設(shè)備的計(jì)算及選型 ；（8）設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表 ；（9）設(shè)計(jì)評(píng)述及設(shè)計(jì)者對(duì)本設(shè)計(jì)有關(guān)問(wèn)題的討論；（10 ）工藝流程圖及設(shè)備工藝條件圖；（11）參考資料 。1.3 精餾操作對(duì)塔設(shè)備的要求精餾所進(jìn)行的是氣 (汽)、液兩相之間的傳質(zhì) ，而作為氣 (汽 )、液兩相傳質(zhì)所. 專(zhuān)業(yè)資料 .用的塔設(shè)備 ，首先必須要能使氣 (汽)、液兩相得

10、到充分的接觸 ，以達(dá)到較高的傳質(zhì)效率 。 但是 ，為了滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)和需要，塔設(shè)備還得具備下列各種基本要求：( ) 氣 ( 汽 ) 、液處理量大 ，即生產(chǎn)能力大時(shí)，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞操作的現(xiàn)象。( ) 操作穩(wěn)定 ，彈性大 ，即當(dāng)塔設(shè)備的氣 (汽)、液負(fù)荷有較大范圍的變動(dòng)時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作并應(yīng)保證長(zhǎng)期連續(xù)操作所必須具有的可靠性 。( ) 流體流動(dòng)的阻力小 ，即流體流經(jīng)塔設(shè)備的壓力降小，這將大大節(jié)省動(dòng)力消耗 ，從而降低操作費(fèi)用 。 對(duì)于減壓精餾操作 ，過(guò)大的壓力降還將使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法維持必要的真空度，最終破壞物系的操作 。( ) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ，材料耗用量小

11、，制造和安裝容易 。( ) 耐腐蝕和不易堵塞 ，方便操作 、調(diào)節(jié)和檢修 。( ) 塔內(nèi)的滯留量要小 。實(shí)際上 ，任何塔設(shè)備都難以滿(mǎn)足上述所有要求，況且上述要求中有些也是互相矛盾的。 不同的塔型各有某些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)， 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)物系性質(zhì)和具體要求，抓住主要矛盾，進(jìn)行選型 。1.4 板式塔類(lèi)型氣 液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類(lèi)。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔 ，填料塔的設(shè)計(jì)將在其他分冊(cè)中作詳細(xì)介紹，故本書(shū)將只介紹板式塔 。板式塔為逐級(jí)接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備 ，其種類(lèi)繁多 ，根據(jù)塔板上氣 液接. 專(zhuān)業(yè)資料 .觸元件的不同 ，可分為泡罩塔 、浮閥塔 、篩板塔 、穿流多孔板塔 、舌形塔、浮動(dòng)

12、舌形塔和浮動(dòng)噴射塔等多種。板式塔在工業(yè)上最早使用的是泡罩塔(1813 年 )、篩板塔 (1832 年)，其后，特別是在本世紀(jì)五十年代以后，隨著石油 、化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了大批新型塔板 ，如 S 型板、浮閥塔板 、多降液管篩板 、舌形塔板 、穿流式波紋塔板 、浮動(dòng)噴射塔板及角鋼塔板等。目前從國(guó)內(nèi)外實(shí)際使用情況看，主要的塔板類(lèi)型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔 ，而前兩者使用尤為廣泛，因此，本章只討論篩板塔的設(shè)計(jì) 。篩板塔是在塔盤(pán)版上開(kāi)許多小孔，操作時(shí)液體從上層塔盤(pán)的降液管流入，橫向流過(guò)篩板后 ，越過(guò)溢流堰經(jīng)降液管導(dǎo)入下層塔盤(pán)；氣體則自下而上穿過(guò)篩板，分散成氣泡通過(guò)液層，在此過(guò)程中進(jìn)行傳質(zhì)傳

13、熱。由于通過(guò)篩孔的氣體有動(dòng)能，故在一般情況下液體不會(huì)從篩孔大量泄漏。篩板塔盤(pán)的小孔直徑是一個(gè)重要參數(shù) ，小則氣體分布較均勻，操作較穩(wěn)定 ，丹加工困難 ，容易堵塞 。目前工業(yè)篩板塔常用孔徑為38mm 。 篩板開(kāi)孔面積總和開(kāi)孔區(qū)面積之比稱(chēng)開(kāi)孔率，是擰一個(gè)重要的參數(shù)。在同樣的空塔速度下，開(kāi)孔率大則孔速小 ，易產(chǎn)生漏液，降低效率 ，但 2 霧沫夾帶的減小 ；開(kāi)孔率過(guò)小 ，塔盤(pán)阻力大 ，易造成大的霧沫夾帶和液泛 ，限制塔的生產(chǎn)能力 。通常開(kāi)孔率在515% 。篩孔一般按正三角形排列 ，孔間距與孔徑之比通常為2.55 。篩板塔也是傳質(zhì)過(guò)程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有 ：( ) 結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡(jiǎn)單 ，易于加工

14、 ，造價(jià)約為泡罩塔的60 ，為浮閥塔的 80左右。( ) 處理能力大 ，比同塔徑的泡罩塔可增加10 15 。. 專(zhuān)業(yè)資料 .( ) 塔板效率高 ，比泡罩塔高 15 左右 。( ) 壓降較低 ，每板壓力比泡罩塔約低30左右 。篩板塔的缺點(diǎn)是 ：( ) 塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻 。( ) 操作彈性較小 (約 2 3)。( ) 小孔篩板容易堵塞。1.5 精餾塔的設(shè)計(jì)步驟本設(shè)計(jì)按以下幾個(gè)階段進(jìn)行：（ 1） 設(shè)計(jì)方案確定和說(shuō)明 。根據(jù)給定任務(wù) ，對(duì)精餾裝置的流程 、操作條件、主要設(shè)備型式及其材質(zhì)的選取等進(jìn)行論述 。（ 2）蒸餾塔的工藝計(jì)算 ，確定塔高和塔徑 。（ 3）塔板設(shè)計(jì) ：計(jì)算塔

15、板各主要工藝尺寸 ，進(jìn)行流體力學(xué)校核計(jì)算 。 接管尺寸等，并畫(huà)出塔的操作性能圖 。（ 4）管路及附屬設(shè)備的計(jì)算與選型 ，如再沸器 、冷凝器 。(5) 抄寫(xiě)說(shuō)明書(shū) 。(6) 繪制精餾裝置工藝流程圖和精餾塔的設(shè)備圖 。. 專(zhuān)業(yè)資料 .第二章總體設(shè)計(jì)方案的確定確定設(shè)計(jì)方案是指確定整個(gè)精餾裝置的流程、各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和某些操作指標(biāo) 。本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離甲醇- 水混合物 。對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程 。 設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過(guò)預(yù)加熱器至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi) 。 塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。該物系屬易分離系 ，最小回

16、流比 ，故操作回流比取最小回流比的2 倍。塔釜采用間接蒸汽加熱 ，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐 。下面結(jié)合課程設(shè)計(jì)的需要，對(duì)某些問(wèn)題作些闡述 。2.1 操作條件的確定2.1.1 操作壓力蒸餾操作通?？稍诔?、加壓和減壓下進(jìn)行 。 確定操作壓力時(shí) ，必須根據(jù)所處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性進(jìn)行考慮。例如，采用減壓操作有利于分離相對(duì)揮發(fā)度較大組分及熱敏性的物料，但壓力降低將. 專(zhuān)業(yè)資料 .導(dǎo)致塔徑增加 ，同時(shí)還需要使用抽真空的設(shè)備。對(duì)于沸點(diǎn)低 、在常壓下為氣態(tài)的物料 ，則應(yīng)在加壓下進(jìn)行蒸餾。當(dāng)物性無(wú)特殊要求時(shí)，一般是在稍高于大氣壓下操作 。但在塔徑相同的情況下，適當(dāng)?shù)靥岣卟僮鲏毫?/p>

17、以提高塔的處理能力。有時(shí)應(yīng)用加壓蒸餾的原因，則在于提高平衡溫度后，便于利用蒸汽冷凝時(shí)的熱量，或可用較低品位的冷卻劑使蒸汽冷凝，從而減少蒸餾的能量消耗。2.1.2 進(jìn)料狀態(tài)進(jìn)料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負(fù)荷都有密切的聯(lián)系。在實(shí)際的生產(chǎn)中進(jìn)料狀態(tài)有多種，本設(shè)計(jì)選擇的進(jìn)料方式是泡點(diǎn)進(jìn)料。但一般都將料液預(yù)熱到泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)才送入塔中，這主要是由于此時(shí)塔的操作比較容易控制，不致受季節(jié)氣溫的影響。此外，在泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí) ，精餾段與提餾段的塔徑相同，為設(shè)計(jì)和制造上提供了方便。2.1.3 加熱方式蒸餾釜的加熱方式通常采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器 。 一般蒸餾塔釜?dú)堃褐械闹饕M分是水，且在低濃度下輕組分的相

18、對(duì)揮發(fā)度較大時(shí)宜用直接蒸汽加熱，其優(yōu)點(diǎn)是可以利用壓力較低的加熱蒸汽以節(jié)省操作費(fèi)用，但是由于直接蒸汽加熱的加入 ，對(duì)釜內(nèi)溶液起一定的稀釋作用，在進(jìn)料條件和產(chǎn)品純度、輕組分收率一定的前提下，釜液濃度相應(yīng)降低，要在精餾段增加塔板以達(dá)到生產(chǎn)要求。根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求 ，對(duì)于本次任務(wù)采用間接蒸汽加熱更為簡(jiǎn)單，方便。2.2 確定設(shè)計(jì)方案的原則確定設(shè)計(jì)方案總的原則是在可能的條件下，盡量采用科學(xué)技術(shù)上的最新成就，使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)上最先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上最合理的要求，符合優(yōu)質(zhì) 、高產(chǎn) 、安全、低消耗的原則 。為此 ，必須具體考慮如下幾點(diǎn) ：. 專(zhuān)業(yè)資料 .(1) 滿(mǎn)足工藝和操作的要求所設(shè)計(jì)出來(lái)的流程和設(shè)備，首先必須保證產(chǎn)品達(dá)

19、到任務(wù)規(guī)定的要求，而且質(zhì)量要穩(wěn)定 ，這就要求各流體流量和壓頭穩(wěn)定，入塔料液的溫度和狀態(tài)穩(wěn)定，從而需要采取相應(yīng)的措施。其次所定的設(shè)計(jì)方案需要有一定的操作彈性，各處流量應(yīng)能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，必要時(shí)傳熱量也可進(jìn)行調(diào)整。因此，在必要的位置上要裝置調(diào)節(jié)閥門(mén)，在管路中安裝備用支線。計(jì)算傳熱面積和選取操作指標(biāo)時(shí) ，也應(yīng)考慮到生產(chǎn)上的可能波動(dòng)。再其次，要考慮必需裝置的儀表(如溫度計(jì)、壓強(qiáng)計(jì)，流量計(jì)等 )及其裝置的位置 ，以便能通過(guò)這些儀表來(lái)觀測(cè)生產(chǎn)過(guò)程是否正常 ，從而幫助找出不正常的原因，以便采取相應(yīng)措施 。(2) 滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)上的要求要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備及基建費(fèi)用。如前所述在蒸餾過(guò)程中如能適當(dāng)?shù)?/p>

20、利用塔頂、塔底的廢熱 ，就能節(jié)約很多生蒸汽和冷卻水，也能減少電能消耗 。 又如冷卻水出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量，另方面也影響到所需傳熱面積的大小，即對(duì)操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)都有影響。同樣，回流比的大小對(duì)操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)也有很大影響。降低生產(chǎn)成本是各部門(mén)的經(jīng)常性任務(wù)，因此在設(shè)計(jì)時(shí) ，是否合理利用熱能，采用哪種加熱方式，以及回流比和其他操作參數(shù)是否選得合適等，均要作全面考慮 ，力求總費(fèi)用盡可能低一些。而且，應(yīng)結(jié)合具體條件 ，選擇最佳方案。例如 ，在缺水地區(qū) ，冷卻水的節(jié)省就很重要；在水源充足及電力充沛、價(jià)廉地區(qū)，冷卻水出口溫度就可選低一些，以節(jié)省傳熱面積 。(3) 保證安全生產(chǎn)例如酒精屬易燃物料

21、，不能讓其蒸汽彌漫車(chē)間，也不能使用容易發(fā)生. 專(zhuān)業(yè)資料 .火花的設(shè)備 。 又如，塔是指定在常壓下操作的，塔內(nèi)壓力過(guò)大或塔驟冷而產(chǎn)生真空，都會(huì)使塔受到破壞 ，因而需要安全裝置 。以上三項(xiàng)原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。但在化工原理課程設(shè)計(jì)中，對(duì)第一個(gè)原則應(yīng)作較多的考慮，對(duì)第二個(gè)原則只作定性的考慮，而對(duì)第三個(gè)原則只要求作一般的考慮 。. 專(zhuān)業(yè)資料 .第三章塔板的工藝計(jì)算3.1 精餾塔的物料衡算3.1.1 原料液及塔頂 、塔底產(chǎn)品的摩爾分率表 3-1 甲醇 - 水相關(guān)物性參數(shù)表項(xiàng)目分子式摩爾質(zhì)量 M沸點(diǎn) /臨界溫度臨界壓強(qiáng)tc /0 CPc/Kpa甲醇 ACH3OH32.0464.5288.56833.

22、4水 BH O18.02100318.574107.72甲醇的摩爾質(zhì)量 M 甲 =32.04kg/ kmol水的摩爾質(zhì)量 M 水 =18.02kg/kmol0.40.999732.04XD=32.04XF= 0.40.6=0.2730.99970.0003 =0.994732.04+18.0218.0232.040.005XW=32.04=0.0028180.005+ 0.99532.0418.02. 專(zhuān)業(yè)資料 .3.1.2 原料液及塔頂 、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量M F0.27332.04 （1-0.273 ） 18.0221.85kg / kmolM D0.994732.04 (1-0.99

23、47） 18.0231.96kg / kmolM W0.002818 32.04 (1-0.002818) 18.02 18.06kg / kmol3.1.3 物料衡算原料處理量 ：210000000F=330=115.57kmol/h24 21.85總物料衡算 ： FDW115. 57 D W甲醇物料衡算 ：FX FDX DWXW115. 57 0. 273D0. 9947W 0.00聯(lián)立解得D=31.48kmol/hw=84.09kmol/h3.2 塔板數(shù)的確定3.2.1 理論板數(shù)的求取x及甲醇 水在不同溫度下的汽 液平衡組成由 y=1+( -1)x表 3-2甲醇 - 水的氣液平衡組成溫度

24、液相氣相溫度液相氣相92.90.05310.28347.0581.60.20830.62736.490.30.07670.40018.0380.20.23190.64856.1188.90.09260.43537.55780.28180.67755.3586.60.12570.48316.577.80.29090.68015.18850.13150.54557.9376.70.33330.69184.4983.20.16740.55866.2976.20.35130.73475.1182.30.18180.57756.1573.80.4620.77564.02. 專(zhuān)業(yè)資料 .72.70.529

25、20.79713.49680.77010.89622.5771.30.59370.81833.0866.90.87410.91941.64700.68490.84922.59m = 19 a1.a2.a3.a19 =4.83得到相平衡方程x4.83xy= 1+(=1+3.83x-1)x因?yàn)榕蔹c(diǎn)進(jìn)料 ，所以 q=1xq xF0.273且 q 點(diǎn)過(guò)相平衡線則 yq4.83xq=0.645 =0.6451+3.83xqxDyq=0.94取操作回流比R2. 0R m i n 1. 88Rmin =xqyq3.2.2精餾塔的氣液相負(fù)荷L=RD=1.8831.4859.18kmol / hVR1D2. 8

26、831. 4890. 66kmol/ hLL F59.18115.57174.75kmol / hV =V9 0. 6 6 k m o l / h3.2.3 操作線方程Rx精餾段操作線方程yn=x+D=0.6 528+0.3 454+ 1R+1nR +1提餾段操作線方程yn 1L xnWx = 1. 9 2 72. 614310wVV3.2.4 逐板計(jì)算法求理論板數(shù)因?yàn)樗敒槿鱵xD0.99471通過(guò)相平衡方程求y1=0.9749x1=4.83-3.83y1再通過(guò)精餾段操作線方程y20.6528x1 0.3454 0.9818 ，如此反復(fù)得y1 =0.99947x1 =0.9749. 專(zhuān)業(yè)

27、資料 .y2 =0.9818x 2=0.9179y3 =0.9446x3=0.7793y4 =0.8541x 4=0.5482y5 =0.7032x5=0.3291y6 =0.5603x6=0.20870.273當(dāng) x6 xq 后，改用相平衡方程與提餾段操作方程yn 1 1.927xn 12.614 103計(jì)算 .如此反復(fù)得y7 =0.3995x 7 =0.1211y8 =0.2308x8=0.0585y9 =0.1101x9=0.025y10 =0.0455x10=0.1474y11 =0.02578x11=5.45 10-3y12 =7.88 10-3x12 =1.64 10-3 0.00

28、2818可得到進(jìn)料板位置NF 6總理論板數(shù)NT123.2.5 實(shí)際板層數(shù)的求取精餾段實(shí)際板層數(shù) ： N精58.3 90.6提餾段實(shí)際板層數(shù) ： N提610（不包括再沸器 ）0.63.3 精餾塔工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算3.3.1 操作壓力計(jì)算塔頂操作壓力PD101. 34105. 3KPa每層塔板壓力降P=0.7KPa. 專(zhuān)業(yè)資料 .進(jìn)料板壓力P105. 30. 7 9 111. 6KPaF塔底壓力PwPF 0.7 10 118.6KPa精餾段平均壓力m105.3+ 1 11. 6P =2=1 0 8.4K5P a提餾段平均壓力111.6 +120Pm=1 15.K1 Pa23.3.2 操作

29、溫度計(jì)算 （內(nèi)插法得 ）根據(jù)甲醇 - 水的氣 -液平衡組成表 ，再通過(guò)內(nèi)插法得 ：塔頂溫度tD64. 79進(jìn)料板溫度tF78. 3塔釜溫度tw99. 6精餾段平均溫度tm=tD +tF=64. 79+78. 32= 71.542提餾段平均溫度tm = tF +tW= 7 8. 3+ 9 9.=68 8. 95223.3.3 平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算由 xDy1 0.9947通過(guò)相平衡方程求得x1=0.9749M VDM（ 1 y ） M1 0.9947 18.02 31.97Kg / Kmoly1 M甲 +- 1水 =0.9947 32.04M LOMX1M甲+（1）M-X 1水

30、 =0.9749 32.04 1 0.9749 18.02 31.69 Kg / Kmol進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算通過(guò)逐板計(jì)算得進(jìn)料板yF0.5603，再通過(guò)相平衡方程得 x0.2087FM VFM yF M 甲 + （ 1-y F） M水0.560332.04 （10.5603） 18.0225.87Kg / Kmol. 專(zhuān)業(yè)資料 .M LFMxF M 甲 + （ 1-xF） M水0.208732.04 （10.208718.02） 20.95Kg / Kmol塔釜平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算由 xF =0.002818 查平衡曲線得 yw0.01346M VFM yF M 甲 +（ 1-y F） M水

31、 =0.0134632.04 （10.01346） 18.02 18.21Kg / KmolM LFMX F M 甲 +（ 1-X F） M水 =0.00281832.04 （10.002818） 18.0218.06Kg / Kmol精餾段平均摩爾質(zhì)量MVM = (MVDM+MVFM) =31.97+25.87=28.92Kg /Kmol22(M LDM+M LFM )31.69+20.95MLM =2=26.32Kg /Kmol2提餾段平均摩爾質(zhì)量(M VDM +M VFM )25.87+18.21MVM =2=22.04Kg /Kmol2(M LFM +M LWM )20.95+18.06MLM =2=19.50Kg / Kmol23.3.4 平均密度計(jì)算3.3.4.1 氣相平均密度計(jì)算由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算