设计16000吨甲醇-水连续填料蒸馏塔(编辑修改稿)

设计16000吨甲醇-水连续填料蒸馏塔(编辑修改稿)内容摘要：

(3)塔进料温度 tF 数据如表所示： 温度 t/176。 C 液相中甲醇 的摩尔分数 汽相中甲醇 的摩尔分数 tF xF ＝ / （来源自表 2） 可得： (－ ) / (－ ) ＝ (－ ) / ( tF－ ) tF＝ 176。 C 1 13 热量衡算 (1)冷凝器的热负荷 冷凝器的热负荷 Qc＝ (R＋ 1) D (IVD－ ILD) 其中 IVD ——塔顶上升的蒸汽的焓 ILD ——塔顶馏出液的焓 IVD－ ILD＝ xD ∆HV甲 ＋ (1－ xD) ∆HV水 其中 ∆HV甲 ——甲醇的蒸发潜热 ∆HV水 ——水的蒸发潜热 蒸发潜热与温度的关 系： ∆H V2＝ ∆HV1 [(1－ Tr2) / (1－ Tr1)] 表 3 沸点下蒸发潜热列表 [3] 组分 沸点 t /176。 C 蒸发潜热 ∆Hr / (kJ/ kmol) Tc / K 甲醇 水 100 塔顶温度下的潜热计算： tD＝ 176。 C 时 对甲醇， Tr1＝ T1/ Tc＝ (＋ ) / ＝ Tr2＝ T2 / Tc＝ (＋ ) / ＝ 蒸发潜热 HV甲 ＝ [(1－ ) / (1－ )] ＝ kJ/ kmol 对水，同理可得， Tr2＝ T2 / Tc＝ Tr1＝ T1 / Tc＝ 蒸发潜热 ∆HV水 ＝ [(1－ )/(1－ )]＝ kJ/kmol 对全凝器做热量衡算 (忽略热量 损失 ) Qc＝ (R＋ 1) D (IVD－ ILD) 泡点回流，塔顶含甲醇量高，与露点接近，可得 IVD－ ILD＝ xD ∆H甲 ＋ (1－ xD)∆H 水 1 14 IVD－ ILD＝ ＋ (1－ ) ＝ kJ/kmol Qc＝ (R＋ 1)D(IVD－ ILD)＝ 3 ＝ (2)冷却介质消耗量 常温下 t＝ 35176。 C 时， Cpc＝ 1 kcal (kg∙176。 C)－ 1 且 1 kcal/kmol＝ kJ/kmol 可得 Wc ＝ Qc/ [Cpc(t2－ t1)]＝ () / [1(45－ 35)] ＝ kg/h (3)加热器的热负荷及全塔热量衡算 表 4 甲醇，水不同温度下的比热容 [单位： kcal/(kg∙176。 C) ] 组分 tD ＝ 176。 C tF ＝ 176。 C 平均值 tW ＝ 176。 C tF ＝ 176。 C 平均值 甲醇 水 可得 ：甲醇 Cp1ave(tD－ tF)＝ (－ )＝－ Cp1ave’ (tW － tF)＝ (－ )＝－ 水 Cp2ave(tD－ tF)＝ (－ )＝－ Cp2ave’ (tW － tF)＝ (－ )＝ ∫ Cp(D~F) dt ＝ [Cp1avexD’＋ Cp2ave(1－ xD’)] (－ ) ＝ [＋ ](－ )＝－ ∫ Cp(W~F) dt ＝ [Cp1ave’xW’＋ Cp2ave’(1－ xW’)](－ ) ＝ [＋ ]＝ 且已知 D＝ ＝ D’＝ kg/h W’＝ kg/h QD＝ D’∫Cp(D~F)dt ＝ ( － )＝－ ＝－ QW＝ W’ ∫Cp(W~F)dt＝ ＝ ＝ 对全塔进行热量衡算 QF＋ QS＝ QD＋ QW＋ QC 1 15 以进料温度所对应的焓值为基准做热量衡算： QS＝ QD＋ QW＋ QC－ QF ＝－ ＋ ＋ － 0＝ ＝ 195106 kJ/h 塔釜热损失为 10％， QS’＝ QS / = 106 kJ/h 其中 QS —— 加热器理想热负荷 QS’ —— 加热器实际热负荷 QD —— 塔顶馏出液带出热量 QW —— 塔底带出热量 (5)加热蒸汽消耗量 当 T＝ ， p=300kPa ， ∆Hr 水蒸气 ＝ kJ/kg Wh ＝ QS’/ ∆Hr 水蒸气 =106 / = kg/h 表 5 热量衡算数据结果列表 符号 QC WC QF QD QW QS’ Wh 数值 106kJ/h 五 、 精馏塔工艺条件及有关物性的计算 塔顶条件下的流量及物性参数 xD’＝ 98% ， xD＝ ， MLD＝ MVD＝ kg/kmol ， D＝ ， D’＝ kg/h， tD＝ 176。 C (1)汽相密度： ρVD＝ (MVD/)(TO/T)(p/po)＝ ()[(＋ )] ＝ kg/m3 (2) 液相密度： tD＝ 176。 C ， 查常用溶剂相对密度表可得： ρ 甲醇 ＝ 735 kg/m3 1 16 表 6 不同温度下水的密度 温度 t/176。 C 密度 ρ/ (kg/m3) 60 tD＝ 176。 C ρ 水 70 内插 法求解 (－ ) / (－ ρ 水 )＝ (70－ 60) / (70－ ) 可得 ρ 水 ＝ kg/m3 1/ρLD ＝ xD’/ρ 甲醇 ＋ (1－ xD’)/ ρ 水 ， ρLD ＝ kg/m3 (3)液相粘度： tD＝ 176。 C ，查有机化合物液体粘度表可得， 181。 甲醇 ＝ mPa∙s 表 7 不同温度下水的粘度 温度 t/176。 C 粘度 181。 / (mPa∙s) 60 tD＝ 176。 C 181。 水 70 内插法求解 (－ )/(－ 181。 水 )＝ (70－ 60)/(70－ ) 可得 181。 水 ＝ mPa∙s OHOHCHL xx23 lg)1(lglg  ， 181。 LD＝ mPa∙s (4)液体表面张力： tD＝ 176。 C ，查醇类水溶液表面张力图可得， σ 甲醇 ＝ 表 8 不同温度下水的表面张力 温度 /176。 C 表面张力 σ/(mN/m) 60 tD＝ σ 水 70 1 17 内插法求解 (－ )/(σ 水 － )＝ (70－ 60)/(－ 60) 可得 σ 水 ＝ mN/m σLD＝ σ 甲醇 xD＋ σ 水 (1－ xD)＝ ＋ ＝ mN/m 表 9 精馏塔顶部数据结果列表 符号 MLD MVD ρVD ρLD 181。 LD σLD 数值 kg/kmol kg/kmol kg/m3 kg/m3 mPa∙s mN/m 塔底条件下的流量及物性参数： xw’ ＝ % ， xW ＝ % ， MVW ＝ MLW＝ kg/kmol ， W’＝ kg/h ， tW＝ 176。 C (1)汽相密度： ρVW＝ (MVW /)(TO/T)(p/po)＝ ()[(＋ )] ＝ kg/m3 (2)液相密度： tW＝ 176。 C ，近似可以看成是 100176。 C ρLD ＝ kg/m3 (3)液相粘度： tW＝ 176。 C ，查饱和水的物性参数表可得， 181。 水 ＝ mPa∙。