年产30万吨二甲醚装置分离精馏工段的设计_毕业设计(编辑修改稿)

年产30万吨二甲醚装置分离精馏工段的设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

ai/Mi 其中 ai— 质量分数； Mi— 摩尔质量 (1) 进料组分 表 21 进料各组分所占比例 组分 DME CH3OH H2O 质量分数 摩尔分数 (2) 塔顶组分 精馏塔 兰州交通大学毕业设计（论文） 15 表 22 塔顶各组分所占比例 组分 DME CH3OH 质量分数 摩尔分数 (3) 塔釜组分 表 23 塔釜各组分所占比例 组分 DME CH3OH H2O 质量分数 105 摩尔分数 105 (二 ) 清晰分割 以 DME 为轻关键组分， CH3OH 为重关键组分， H2O 为非重关键组分。 (三 ) 物料衡算 XW， DME= 105 XD， CH3OH= D=表 24 清晰分割法计算过程 组分 进料 馏出液 釜液 DME 105W 105W CH3OH H2O 0 ∑ F D W 联立 105W++0=D F=D+W 解得 ： F=6607 kmol/h = 105 kg/h W=6525 kmol/h= 105kg/h D=MF= （四） 精馏工序物料衡算表 兰州交通大学毕业设计（论文） 16 表 25 精馏工序物料衡算表 料向 组分 质量流量 质量分数 摩尔流量 摩尔分数 （ kg/h） （ kmol/h） 进 DME 9579 CH3OH 1333 料 H2O 105 6629 塔 DME 3789 顶 CH3OH 出 塔 DME 105 105 料 CH3OH 2394 釜 H2O 105 6616 精馏塔工艺计算 物料衡算 (见 ) 操作条件的确定 (一 ) 进料温度的计算 (泡点 )— 饱和液体进料 (1) 已知体系总压强 P 总 =200kPa，即 P 总 =1520mmHg 物料饱和液体进料，故进料的泡点温度为进料温度。 (2) 安托因公式 ㏑ Pis=AB/(T+C) (Pis:： mmHg， T： K) 查《石油化工基础数据手册》 表 26 安托因公式数据表 A B C DME CH3OH H2O DME： ㏑ Pis， DME=（ ） CH3OH：㏑ Pis， CH3OH=（ ） H2O： ㏑ Pis， H2O=（ ） 兰州交通大学毕业设计（论文） 17 (3) 采用试差法计算 压力不太高，按完全理想系计算， Ki=㏑ Pis/P 给定 P Y T 设 T Ki=㏑ Pis/P ∑ Kixi 1≤ ε yi 结束 调整 T N 图 22 试差法结构图 试差过程见表 27 表 27 试差过程 组分 xi Pis /mmHg yi=Kixi Pis /mmHg yi=Kixi Pis /mmHg yi=Kixi DME 104 104 104 CH3OH 103 103 103 H2O 103 103 103 ∑ Kixi 结果 :在 ,即 ℃ 时 , ∑ Kixi≈ 1,故进料温度为 （二） 塔顶露点温度计算 操作压力： P 总 =1520mmHg 给定 P Y T 设 T Ki=㏑ Pis/P ∑ (yi/Ki)1≤ ε xi 结束 调整 T N 图 23 试差法结构图 试差过程见表 28 兰州交通大学毕业设计（论文） 18 表 28 试差过程 组分 xi Pis /mmHg yi=Kixi Pis /mmHg yi=Kixi Pis /mmHg yi=Kixi DME 104 104 CH3OH 102 ∑ yi/Ki 结果 : 在 ,即 ℃ 时 , ∑ yi/Ki≈ 1,故塔顶温度为 （三） 塔釜泡点温度计算 操作压力： P 总 =1520mmHg 给定 P Y T 设 T Ki=㏑ Pis/P ∑ Kixi ≤ ε yi 结束 调整 T N 图 24 试差法结构图 试差过程见表 29 表 29 试差过程 组分 xi Pis /mmHg yi=Kixi Pis /mmHg yi= Kixi Pis /mmHg yi= Kixi DME 104 104 104 CH3OH 103 103 103 H2O 103 103 103 ∑ Kixi 结果 : 在 ,即 ℃ 时 , ∑ Kixi≈ 1,故塔顶温度为 精馏塔设备计算 基础数据 (一 ) 塔压： 1520mmHg 进料温度： TF= 塔温 塔顶温度： TD= 塔釜温度： TW= 兰州交通大学毕业设计（论文） 19 (二 ) 密度（参考《化工单元设备的设计》） 查《石油化工基础数据手册》 表 210 密度数据表 温度 /℃ DME/ kg/m3 CH3OH/ kg/m3 H2O/ kg/m3 50 60 110 120 407..8 122 经插值计算得 表 211 插值计算后密度数据表 温度 /℃ DME/ kg/m3 CH3OH/ kg/m3 H2O/ kg/m3 已知各组分在液相、气相所占的比例，如表 212 所示 表 212 各组分所占比例 DME CH3OH H2O 液相 气相 液相 气相 液相 气相 进 料 质量分数 摩尔分数 塔 顶 质量分数 — — 摩尔分数 — — 塔 釜 质量分数 105 105 摩尔分数 105 104 (1) 塔顶密度的计算 ① 液相平均密度： 兰州交通大学毕业设计（论文） 20 6 20 0 1 4 0 9 3 . 70 . 9 9 8 61 1133, OHCHOHCHD M ED M EiiDL xxx  =( kg/m3) ② 气相平均密度： OHCHOHCHD MED ME yMyMM iy iM 33  0 0 1 4 0   ) g / mk( 3 . 3 3 7=100 1 3 102 0 7 353DV,    TPMPT (2) 进料板密度的计算 ① 液相平均密度： 112233FL,OHOHOHCHOHCHD M EMEDii xxxx 1  =(kg/m3) ② 气相平均密度： OHOHOHCHOHCHD MED ME yMyMyMMiy iM 2233  = + + = )g / mk 1 . 1 8 2 (= 353FV,    TPMPT (3) 塔釜密度的计算 ① 液相平均密度： 112233WL,OHOHOHCHOHCHD M EMEDii xxxx = 3 9 4 29 9 2 8 40 0 7 8 1 0 5101 4 15  (kg/m3) ② 气相平均密度： 兰州交通大学毕业设计（论文） 21 OHOHOHCHOHCHD MED ME yMyMyMMiy iM 2233  = 104+ + = ) g / mk 1 . 1 1 5 (= 353WV,    TPMPT ④ 精馏段和提馏段密度的计算 精馏段： 气相平均密度： V =1／ 2 ( FV, + DV, )= 1／ 2 (+)=(kg/m3) 液相平均密度： L =1／ 2 ( FL, + DL, ) =1／ 2 (+)=(kg/m3) 提馏段： 气相平均密度： V ′ =1／ 2 ( FV, + WV, )= 1／ 2 (+)=(kg/m3) 液相平均密度： L ′ =1／ 2 ( FL, + WL, ) =1／ 2 (+)=(kg/m3) (三 ) 表面张力的计算 查《石油化工基 础数据手册》 表 213 表面张力数据表 温度 /℃ DME/ dyn/cm CH3OH/ dyn/cm H2O/ dyn/cm 50 60 110 120 130 经插值计算得 表 214 插值计算后表面张力数据表 温度 /℃ DME/ dyn/cm CH3OH/ dyn/cm H2O/ dyn/cm 兰州交通大学毕业设计（论文） 22 OHCHOHCHD M ED M EiiD xxX 33   = + +0=(dyn/cm) OHOHOHCHOHCHD MED MEiiF xxxX 2233    = + + =(dyn/cm) OHOHOHCHOHCHD MED MEiiW xxxX 2233    = 105 + + =(dyn/cm) 精馏段： ㎝)3 0 . 6 2 ( d y n /=) 2 (21)(21  FD  精 提馏 段： ㎝)( d y n / 5 4 . 3 0=5 4 . 1 1 )( 5 4 . 5 021)(21  FW  提 表 215 工艺条件列表 精馏段 提馏段 平均密度 气相 (kg/m3) 液相 液体表面张力 (dyn/cm) 液相 塔板数的确定 (一 ) 最小回流比 Rmin 的确定 ① 相对挥发度 本设计以 DME 为轻关键组分 A； CH3OH 为重关键组分 B； H2O 为非重关键组分 C；以重关键组分为基准物，即 BB =1。 塔顶： )()()( 24  DSBSADBADAB PPKK 进料 ： )()()( 34  FSBSAFBAFAB PPKK )()()( 33  FSBSCFBCFCB PPKK 兰州交通大学毕业设计（论文） 23 塔釜： )()()( 34  WSBSAWBAWAB PPKK )()()( 33  WSBSCWBCWCB PPKK 全塔平均相对挥发度： 1 8 33  WFDAB  23  WFDCB  ② 最小回流比 Rmin 本设计为泡点进料 ,即饱和液体进料 ， q=1 恩特伍德公式： 1)( m in,  Rxi mDii  qxi ii  1 故 011   i ii x 解得  = Rmin= )( ,   i mDii x (二 ) 实际回流比 取实际回流比为最小回流比的 倍 则 R= Rmin= = (三 ) 最小理论板数的确定。