甲醇——水分离过程板式精馏塔设计(编辑修改稿)

甲醇——水分离过程板式精馏塔设计(编辑修改稿)内容摘要：

分数 （ 1）甲醇的摩尔质量：  /kg kmol 水的摩尔质量： BM = /kg kmol 0 . 3 3 / 3 2 . 0 4 2 1 . 6 9 %0 . 3 3 / 3 2 . 0 4 0 . 6 7 / 1 8 . 0 2Fx  0 . 9 8 / 3 2 . 0 4 9 6 . 5 %0 . 9 8 / 3 2 . 0 4 0 . 0 2 / 1 8 . 0 20 . 0 1 / 3 2 . 0 4 0 . 5 6 %0 . 0 1 / 3 2 . 0 4 0 . 9 9 / 1 8 . 0 2DWxx (2) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量： 0 .2 1 6 9 3 2 .0 4 ( 1 0 .2 1 6 9 ) 1 8 .0 2 8 7 .3 0 2 1 .0 3 6 6 / 0 . 9 7 4 4 7 8 ( 1 0 .9 7 4 4 ) 9 2 7 8 .3 6 /DM k g k m o lM k g k m o l           F(3) 物 料衡算 原料处理量 ： 332 00 10 42 .54 4 /36 00 21 .03 66F k mol s 总物料衡算： F D W 即  ………………………………………… （ 1） 易挥发组分物料衡算： F D WFx Dx Wx 即 0 . 9 6 5 0 . 0 5 6 4 2 . 2 5 4 4 0 . 2 1 6 9DW     …………………… （ 2） 解得： D= /kmol s W= /kmol s 进料热状况 q 的确定 由文献 2 中甲醇 —— 水混合液 txy 图可知，进料组成  时，溶液的泡点为82℃，平均温度 = 82 20 512  ℃ 由文献 3 液体的比热容查得： 51℃水 的比热容为 （ kg ℃） 甲醇用内插法求的： 20℃ （ kg ℃） ℃ （ kg ℃） 1151 20 60 PPCC 1PC （ kg ℃） 滨州学院化学与化工系化工原理课程设计 7 故原料液的平均比热容为 4 . 1 7 5 3 2 . 0 4 0 . 2 1 6 9 2 . 6 1 1 8 . 0 2 ( 1 0 . 2 1 6 9 ) 7 7 . 0 5 3 4pC         kJ/（ kg℃） 用内插法计算操作条件下，甲醇和水的汽化热 由表 7 可知：设甲醇和水的汽化热分别为 X， YkJ/kg 对于甲醇： 3 5 5 .1 5 3 5 3 .2 3 6 3 .2 3 5 5 .1 53 4 .7 5 3 3 .9 4XX 解得：甲醇的汽化热为 同理：水的汽化热为 所以 : 1 0 7 9 .9 3 2 .0 4 0 .2 1 6 9 2 3 0 3 .2 1 8 .0 2 ( 1 0 .2 1 6 9 ) 4 0 0 0 6 .2 5 8 4 1m         kJ/kg 所以 : 7 7 . 4 0 6 3 ( 8 2 2 0 ) 4 0 0 0 6 . 2 5 8 1 1 . 1 1 9 4 1 44 0 0 0 6 . 2 5 8 1pCtq       所以 q 线方程为： 9 .3 7 0 7 1 .9 3 7 3qx 操作回流比 R 的确定 在图上可知 ： qx = qy = m i n 0 .9 6 5 0 .6 3 1 0 .9 10 .6 3 1 0 .2 6DqqqxyR yx    min( ~ )RR  所以， m     求精馏塔的气液相负荷 1 .3 6 5 9 .3 1 1 2 .7 0 8 2 /L R D m o l s     ( 1 ) (1 . 3 6 5 1 ) 9 . 3 1 2 2 . 0 1 8 2 /V R D m o l s      39。 1 2 . 7 0 8 2 1 . 3 6 5 4 2 . 2 5 4 4 7 0 . 3 8 5 5 /L L q F m o l s      39。 ( 1 ) 2 2 .0 1 8 2 ( 1 .3 6 5 1 ) 4 2 .2 5 4 4 3 7 .4 1 1 /V V q F m o l s        操作线方程 精馏段操作线方程为：1 1 . 3 6 5 0 . 9 6 51 1 1 . 3 6 5 1 1 . 3 6 5 1Dn n nxRy x xRR        1 1 .8 7 9 9 0 .4 0 8 0nnyx  提馏段操作线方程为：1 39。 7 0 . 3 8 5 5 3 2 . 9 4 0 . 0 0 5 6 1 . 8 7 9 9 0 . 0 0 4 939。 39。 3 7 . 4 1 1 3 7 . 4 4 1 1wn n n nWxLy x x xVV        滨州学院化学与化工系化工原理课程设计 8 用图解法求理论塔板数 所以总理论板数为 TN 11 块（包括再沸器），第 7 块板上进料。 精馏段理论板数 N6精 提馏段理论板数 N5提 实际板数的求取 由甲醇与水不同温度下的平衡组成作出其二元液相图。 由图 可知 wx 35 对应的温度为塔底度，查得为 98Wt  ℃。 塔顶的温度为 66Dt  ℃，这样，平均塔温为 66t 822 （ 98 ） ℃。 由经验式查   0 .2 4 5L4 0 .4 9 ( )TE  文 献 式中，L  塔 顶 与 塔 底 平 均 温 度 下 的 液 相 黏 度塔 顶 与 塔 底 平 均 温 度 下 的 相 对 挥 发 度 用内插法求算甲醇的粘度，设甲醇的粘度： X s s 3 5 3 .2 3 5 5 .1 5 3 6 3 .2 3 5 .1 50 .2 7 1 .2 4 0XX 滨州学院化学与化工系化工原理课程设计 9 X= mPas 查文献 5 在 82℃ 水的粘度： s。 加料液体的平均粘度： 0 . 2 6 5 . 2 1 6 9 0 . 3 2 0 0 (1 0 . 2 1 6 9 )L      = s 取表中温度下  数据：可取 ℃和 ℃ 1 ( ) 0 . 1 3 4 0 . 0 2 ( 0 . 0 2 0 . 8 6 6 ) 7 . 5 8 1 9 6A B B AY X Y X          2 ( ) 0 .9 7 9 0 .0 5 ( 0 .0 2 1 0 .9 5 ) 2 .4 5 3 6 3 4A B B AY X Y X          12 7 .5 8 1 9 8 6 2 .4 5 3 6 3 4 4 .3 1 3 2       塔板效率： 0 .2 4 50 .4 9 (4 .3 1 3 2 0 .3 0 8 1 ) 0 .4 6TE    。 精馏段实际板层数 N 6/ 14精 提馏段实际板层数 N 5/ 11提 所以精馏塔的总实际塔板数为 : 1 4 1 1 2 5N N N    提精 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 进料温度的计算 查甲醇 — 水的气液平衡数据文献 1 ，可知 82Ft  ℃ 66Dt  ℃ 98Wt  ℃ 精馏段平均温度：1 (66 82) 742mt ℃ 提馏段平均温度：2 (82 98) 902mtC 操作压强 塔顶压强 DP = 进料板压强： FP =+14 = 塔底压强： wP =1 0 1 .3 3 2 5 0 .5 =1 1 3 .3KPa 滨州学院化学与化工系化工原理课程设计 10 精馏段平均操作压力：1 (1 0 1 .3 3 1 0 8 .3 3 ) = 1 0 4 .8 32P m K P a 提馏段平均操作压力：2 (1 0 8 . 3 3 1 1 1 . 8 3 ) 1 1 1 . 0 82P m K P a 平均摩尔质量的计算 精馏段平均温度：1 (66 82) 742mt ℃ 液相组成 X1: 111111 74, = 74, = XXXYYY液 相 组 成 ：汽 相 组 成 ： 精馏段平均摩尔质量： 110 . 7 7 1 6 3 2 . 0 4 ( 1 0 . 7 7 1 6 ) 1 8 . 0 2 2 8 . 6 5 4 2 /0 . 4 5 3 2 3 2 . 0 4 ( 1 0 . 4 5 3 2 ) 1 8 . 0 2 2 4 . 3 6 1 2 /VmLDM k g k m o lM k g k m o l           提馏段平均温度：2 (82 98) 902mtC 11111191 .2 90 91 .2 89 .3 = 0. 07 260. 06 0. 06 0. 0891 .2 90 91 .2 89 .3 = 0. 34 250. 30 4 0. 30 4 0. 36 5XXXYYX液 相 组 成 ：，汽 相 组 成 ：， 提馏段平均摩尔质量 :110 . 3 4 2 5 3 2 . 0 4 ( 1 0 . 3 4 2 5 ) 1 8 . 0 2 2 2 . 8 2 1 9 /0 . 0 7 2 6 3 2 . 0 4 ( 1 0 . 0 7 2 6 ) 1 8 . 0 2 1 9 . 0 3 7 9 /VmLDM k g k m o lM k g k m o l           平均密度计 算 （ 1）气相平均密度 vm 计算 理想气体状态方程计算，即 精馏段气相密度：311111 0 4 . 8 3 2 8 . 6 5 4 2 1 . 0 4 0 8 /8 . 3 1 4 ( 7 4 2 7 3 . 1 5 )m v mvmmPM k g mRT     提留段气相密度： 3222 2 1 1 1 . 0 8 2 2 . 8 2 1 9 0 . 8 3 9 6 /8 . 3 1 4 ( 9 0 2 7 3 . 1 5 )m v mvm mPM k g mRT     （ 2）液相平均密度 Lm 计算  iim  /1 滨州学院化学与化工系化工原理课程设计 11 (1 )      当 66Dt  ℃时 ,用内插法求得下列数据 3337 3 5 / , 9 7 9 . 9 6 /1 7 3 8 . 6 9 /0 . 9 6 5 0 . 0 3 5()7 3 5 9 7 9 . 9 6ABL D mk g m k g mk g m 对于 进料板： Ft 用内插法求得下列数据 337 1 9 .4 / , 9 7 0 .5 /ABkg m kg m 16 9 32 .04 30 16 9 32 .04 ( 1 16 9) 18 .02AF     30 . 3 3 0 1 0 . 6 6 9 91 / ( ) 8 7 0 . 2 3 /7 1 9 . 4 9 7 0 . 5L F m k g m    对于塔底： 98wt  ℃ ，查表 14 得 33370 5. 8 / , 95 9. 78 /0. 00 56 32 .0 4 0. 00 990. 00 56 32 .0 4 ( 1 0. 00 56 ) 18 .0 20. 00 99 0. 99 011 / ( ) 95 5. 52 /70 5. 8 95 9. 79ABAWL Wmk g m k g mk g m      精馏段平均密度： 31 7 3 8 . 6 9 8 7 0 . 2 3 8 0 4 . 4 6 /22L D m L F mLm k g m     提馏段平均密度：2 37 8 0 . 3 7 9 5 . 5 4 7 8 7 . 9 2 /22LM L W m L F m k g m     液体平均表面张力计算 液相 平均表面张力计算公式：  iiLm x 塔顶： 66Dt  ℃，用。