【正文】 每層塔板壓降 kPaP ?? 進(jìn)料板壓力 k P aP F 1 0 . ???? 精餾段平均壓力 k P aP m 50 5 .812/)1 0 . 0 1( ??? 塔底操作壓力 k P aP w 2 3 . 0 1 ???? 提餾段平均壓力 k P aP m 1 72/)2 3 . 1 0( ??? 操作溫度 由于甲醇水溶液屬于雙組分理想溶液，因此可通過雙組分理想溶液的汽 — 液相平衡圖查取 塔頂溫度 CtD ?? 進(jìn)料板溫度 CtF ?? 塔釜溫度 ?tw C? 精餾段平均溫度 Ct m ???? )( 提留段平均溫度 Ct m ???? )(, 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由 ?y ， ?x k m o lkgM V D m /)9 9 ( 9 ?????? k m o lkgM L D m /)9 9 ( 9 ?????? 17 進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 ?Fy ?Fx k m o lkgM V F m /)6 3 ( 3 ?????? k m o lkgM L F m /)2 8 ( 8 ?????? 塔釜平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由 y1= x1= M’ VWm= +() = M’ LWm= +() = 精餾段平均摩爾質(zhì)量 k m o lkgM Vm /)( ??? k m o lkgM Lm /)( ??? 提餾段平均摩爾質(zhì)量 M’ Vm=(+)/2= M’ Lm=(+)/2=20kg/kmol 平均密度計(jì)算 精餾段平均密度的計(jì)算 （ 1）氣相平均密度計(jì)算 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即 3/) 7 (3 1 0 5 mkgRTMP mVmmVm ??? ???? （ 2）液相平均密度計(jì)算 液相平均密 度依下式計(jì)算，即 V1 iima ?? ?? 塔頂液相平均密度的計(jì)算 由 CtD ?? ，查手冊(cè) [2]得 3/ mkgA ?? 3/ mkgB ?? 18 3/???? 進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算 由 CtF ?? ，查手冊(cè)得 3/ mkgA ?? 3/ mkgB ?? 進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率 4 1 1 8 8 ???? ??Aa 3/ 6 7 3/5 8 3 9/4 1 1 mkgL F m ???? 精餾段液相平均密度為 3/)( mkgLm ???? 提餾段平均密度的計(jì)算 （ 1）氣相平均密度計(jì)算 由理想氣體狀態(tài)方程得 3/) 7 (3 1 1 7 mkgRTMP mVmmVm ??? ???? （ 2）液相平均密度計(jì)算 查⑵可得 tw=℃時(shí) ρ A＝ 0 0 9 0 0 ???? ??Aa 3/L w m ???? 提餾段平均密度 ρ ’ Lm=(+)/2=909kg/m3 液體平均表面張力的計(jì)算 液相平均表面張力依下式計(jì)算，即 Lm i ix???? 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算 由 CtD ?? ，查手冊(cè) [2]得 mmNA /?? mmNB /?? 19 mmNL D m / 0 9 ?????? 進(jìn)料板液相平均表面張力計(jì)算 由 CtF ?? ，查手冊(cè) [2]得 mmNA /?? mmNB /?? mmNL F m / 1 8 ?????? 塔底液相平均表面張力的計(jì)算 由 tW=℃查⑵得 σ A= σ LWm= + =精餾段液相平均表面張力為 mmNLm /)( ???? 提餾段液相平均表面張力 σ ’ Lm=(+)/2= 平均粘度計(jì)算 塔頂物料黏度：用內(nèi)插法求得 ctD ?? ， 查手冊(cè) [2]得 smPaA ?? ? smPaB ?? ? ) () ( ??LD? 求得 smPaLD ?? ? 液體平均粘度進(jìn)料黏度：用內(nèi)插法求得 CtF ?? 查手冊(cè) [2]得 smPaA ?? ? smPaB ?? ? )3 6 (6 7 )2 8 (3 2 ??LF? 求得 smPaLF ?? ? 塔釜物料黏度：用內(nèi)插法求得 CtW ?? ， 查手冊(cè)得 smPaA ?? ? smPaB ?? ? )2 7 (9 9 )2 2 (0 0 ?? gLW? 求得 smPaLW ?? ? 20 精餾段液相平均黏度： smP aLFLD ?????? 3 3 2 3 3 2 ??? 精 提餾段液相平均黏度： smP aLFLW ?????? 3 0 2 7 2 ???提 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 塔徑計(jì)算 （ 1）精餾段塔徑的計(jì)算 精餾段的氣、液相體積流率為 smVMVVmVms / 6 00 6 00 31 ????? ? smLMLLmLms / 6 00 6 00 32 ????? ? 史密斯關(guān)聯(lián)圖查取， 圖的橫坐標(biāo)為 由m ax LVVuC????? 式中的 C 由式 20 ()20LCC??計(jì)算，其中 20C 由 2/12/1 ??????????????????VLhhVL ?? 取板間距 ? ，板上液層高度 ? ，則 h m? ? ? ? 查史密斯關(guān)聯(lián)圖 [3]得 20C = 20 ?????????C u max 0 080 ??? 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 u smu /6 7 9 m a x ???? muVD S ????? ? 21 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 D= 塔截面積為 222 7 8 44 mDA T ???? ?? 實(shí)際空塔氣速為 u 實(shí)際 sm /5 8 8 2 4 ?? u 實(shí)際 / umax=(安全系數(shù)在充許的范圍內(nèi)，符全設(shè)計(jì)要求 ) （ 2）提餾段塔徑的計(jì)算 提餾段的氣、液相體積流率為 VS2=VmVmMV ?360039。 ???????? mmWmm xxxVWxVLy （ b） 采用逐板法求理論板層數(shù) 由 1 ( 1)qq qxy x??? ?? 得yyx )1( ??? ?? 將 ? = 代入得相平衡方程 yyyyx )1( ????? ?? （ c） 聯(lián)立（ a）、（ b）、（ c）式，可自上而下逐板計(jì)算所需理論板數(shù)。 ? （ 4）求操作線方程 精餾段操作線方程 1ny? = 1RR? nx + 1DxR? = nx + = + （ a） 提餾段操作線方程 0 0 2 5 0 6 5 2 6 5 9 039。 據(jù)： Cpm＝ a＋ bT＋ cT2＋ dT3 查得：（甲醇） a= b= 10－ 3 c=－ 10－ 6 （水） a= b= 10－ 3 c=－ 10－ 6 故甲醇的比熱容為： )]./([ 263Kmo lJC pm＝ －＋＝－－甲醇 ???? 水的比熱容為： )]./([ 5 5 263Kmo lJC pm＝ －＋＝－水 ???? ? 由此可求得進(jìn)料與釜?dú)堃旱臒崃糠謩e為： )/(9 4 8 7 2 . 2 4] 9 2 [ 8 4)()1()(hkJtCxFtCFxQ FpmFFpmFF?????????????）（水甲醇 )/(41 4 8 9 0 7 . 1] 9 . 8 650 0 [ 2 5)()1()(hkJtCxWtCWxQ WpmWWpmWW?????????????）（水甲醇 將以上結(jié)果代入到熱量衡算式中： ＋ ＝ 0++ 106 12 解得： QV＝ kJ/h 熱損失為： QL＝ ＝ （ kJ/h） （ 5）加熱蒸汽的用量 設(shè)加熱蒸汽的用量為 qm’ ，則： QV＝ qm’ .r 已知蒸氣的壓力為 5kgf/cm2（絕壓），查得該壓力下蒸汽的汽化熱為 r＝ 2113kJ/kg 由此可求得加熱蒸汽用量為： )/( 39。 hk m olhkgttC Qq pm Wm ???? ???? 全塔的熱量衡算 如圖 3所示，對(duì)精餾塔進(jìn)行全塔的熱量衡算。 （ 2）各股物流的溫度與壓力 由塔頂蒸氣組成 xD=，通過氣液平衡數(shù)據(jù)表，經(jīng)插值可知塔頂蒸氣溫度為℃，改溫度也為回流液和餾出液的溫度。 7 第二章 精餾塔物料衡算及熱量衡算 前面對(duì)甲醇以及單塔流程做了詳細(xì)的介紹，本設(shè)計(jì)用的原料為廢甲醇，是在抗生素類藥物生產(chǎn)過程中，需用甲醇溶媒洗滌晶體，洗滌過后產(chǎn)生的廢甲醇，其組成為含甲醇 46%、水 54%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），含有少量的藥物固體顆粒，下面對(duì)經(jīng)過預(yù)處理除去藥物固體顆粒之后的廢甲醇精餾 過程進(jìn)行物料及熱量衡算。 ⑵ 操作彈性較小 (約 2～ 3)。 ⑵ 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 10～ 15％。篩孔塔板是在泡罩塔板的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它吸收了泡罩塔板的優(yōu)點(diǎn)。 塔設(shè)備的選擇 精餾設(shè)備所用的設(shè)備及其附屬 裝置，總稱為精餾裝置，其核心為精餾塔。塔底液 體的一部分稱為殘液，不斷地被引出，入貯槽 V0102，剩余部分則送入蒸餾釜內(nèi)間接蒸汽被加熱氣化。廢甲醇不斷地以連續(xù)式從塔中部加料口送入精餾塔內(nèi)，餾出液和殘液不斷地排出，加料板下部為提餾段，上部為精餾段，底部的釜稱為蒸餾釜。 單塔工藝流程的描述 本設(shè)計(jì)是對(duì)進(jìn)行過預(yù)處理除去廢甲醇中的固體顆粒之后的精餾工段。但是缺點(diǎn)也是流程更復(fù)雜，成本高，操作難度大。但是三塔流程比一塔流程復(fù)雜，投資大，操 5 作難度大。不少工廠每蒸餾 1 噸精甲醇要耗能 105 kJ，即消耗兩噸以上的蒸汽，因此降低能耗是十分必要的。本設(shè)計(jì)甲醇的年生產(chǎn)能力是 3萬噸 ，選用了單塔流程 。到最后制得接近純態(tài)的低沸點(diǎn)組分。對(duì)于由沸點(diǎn)不同的組分組成的混合液，加熱到一定溫度，使其部分氣化，并將氣相與液相分離。 化學(xué)精餾方法，當(dāng)采用蒸餾的方法不能將雜質(zhì)降低至精甲醇所要求的指標(biāo)時(shí)，則需要用化學(xué)凈化的方法破壞掉這些雜質(zhì)。甲醇可作為“功能”儲(chǔ)備來補(bǔ)充石油的不足，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)