年產(chǎn)3萬5千噸甲醇精餾塔的設計_課程設計(已修改)
2025-09-08 15:05 本頁面
【正文】 湖南師范大學 《化工原理》課程設計說明書 設計題目 年產(chǎn) 3 萬 5 千噸 甲 醇精餾塔的設計 甲醇生產(chǎn)過程精餾塔的設計 1 甲醇－水連續(xù)精餾塔設計條件 （１） 生產(chǎn)能力： 35000 噸 /年，年開工 7200 小時 （２） 料液組成：甲醇含量 30%（質(zhì)量分數(shù)） （３） 采用間接蒸汽加熱 （４） 采用泡點進料 （５） 塔頂餾出液甲醇含量 98%（質(zhì)量分數(shù)） （６） 塔頂易揮發(fā)組分 99%（質(zhì)量分數(shù)） （７） 塔頂壓強 （絕對壓強） （８） 單板壓降 ≤ 70Kpa 液柱 （９ ） 加熱蒸氣壓力： （表壓） ２ 主要使用數(shù)據(jù) 表 1 甲醇水溶液汽液相平衡數(shù)據(jù)（摩爾） x y x y x y ３ 設計方案的確定 本設計任務為 甲 醇的精餾。對于二元混合物的分離，應采用連續(xù)精餾流程。設計中采用泡點進料，將原 料 液通過預熱器加熱至泡點后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷 凝，冷凝液在泡點下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷 凝 器冷卻后送至儲罐。該物系屬易揮發(fā)物系，最小回流比較小，塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。 4 主要工藝計算 原料及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 xF= ?= xD= ?? xw= fFXw ? 圖 1 精溜塔工藝流程圖 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 MF=0. 194+()=MD=+= kg/kmol MW=46+()= kg/kmol 物料衡算 原料處理量 F= 3 5 0 0 0 1 0 0 0 2 3 4 .3 87 2 0 0 2 0 .7 4? ?? kg/kmol 總物料衡算 F=D+W 又 ∵ xF= xD = 由 0 .9 6 5 99%0 .1 9 4DFDx DF x F? ?? ? ?? 得 D= 代入上式得 ： W=FD =甲醇物料衡算 FxF=xDD+Wxw xw = 塔板數(shù)的確定 1 理論塔板層數(shù) Nt 的求取 可利用圖解法求理論板層數(shù) ① 由手冊查得水 甲醇物系的氣液平衡數(shù)據(jù)，繪出 xy 圖，見圖 2。 ② 求最小回流比及操作回流比。 采用作圖法求最小回流比。在圖 （二） 中對角線上，自點（ ，）作垂線即為進料線，該線與平衡線的交點坐標為 yq= xq= 故最小回流比為 Rmin= 0 . 9 6 5 0 . 5 7 4 0 . 9 7 60 . 5 7 4 0 . 1 9 4Dqqqxyyx? ????? 取操作回流比為 R=2Rmin=20976= 操作線方程 求精餾塔的氣液相負荷 L=RD==V=(R+1)D==L＇ =L+F=+= kmol/h V＇ =V= kmol/h 精餾段操作線方程： 3 9 . 0 4 2 0 . 0 0 0 . 9 6 5 0 . 6 6 1 0 . 3 2 75 9 . 0 4 5 . 0 4DLwy x x x xVV? ? ? ? ? ? ? 提留段操作線方程 ： 3 2 5 . 4 4 8 7 . 7 3 0 . 0 0 2 4 2 . 3 6 3 0 . 0 0 31 3 7 . 7 1 1 3 7 . 7 1wLwy x x x xVV?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ??? 理論塔板數(shù)的確定 作出兩條操作線，并用 法求出理論板數(shù)： NT= 精餾段： NT=6 提餾段： NT=，由圖可知第 7 塊為進料板 0 .0 0 .4 0 .80 .00 .40 .8Y X 0 .0 0 0 .0 4 0 .0 80 .0 00 .0 50 .1 0 yx 圖 2 理論塔板數(shù)示意圖 塔板效率和實際塔板數(shù) 由查圖可知 當 xD= 時， TD=℃ 當 xw= 時， Tw=℃ 平均溫度： tm=（ +） /2=℃ 當 t=℃ 時， 1 5 7 4 . 9 9l g 7 . 1 9 7 3 6 2 . 2 9 9 48 2 . 7 2 3 8 . 8 6A BpA tC? ? ? ? ??? 求得， pA= 而 1 6 5 7 . 4 6l g 7 . 0 7 4 0 6 1 . 7 2 2 68 2 . 7 2 3 8 . 8 6B BpA tC? ? ? ? ??? 求得， pB = kPa a=pA/ pB =求得 a= 當進料液黏度在 時 μL=xFμA+(1xA)μB=+（ ） = aμL= 用 O`connell 法 ET=(aμL)= 實際板 NP= 23 ??塊 精餾段 實際層數(shù) N 精 =6/=13 塊 提餾段 實際層數(shù) N 提 = 物性數(shù)據(jù)計算 平均分子量 塔頂 xD=y1=,查平衡曲線 x1= 氣相 MVDM=+= ㎏ /kmol 液相 MJDM=+= ㎏ /kmol 進
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