【正文】 中甲醇的摩爾分數(shù)1000011在對甲醇和水二元物系汽液平衡數(shù)據(jù)做擬合之后，可得出汽相組成y和液相組成x的函數(shù)關(guān)系式：Y ＝ ＋ － ＋ －388035736X4 ＋ － ＋－ (2) 求最小回流比及操作回流比由于本設(shè)計采用的是泡點進料，q＝1， xq＝xF＝－x方程，可得到 yq＝ Rmin＝(xD－yq) / (yq – xq) 可得到 Rmin＝ 所以回流比 R＝2Rmin＝2＝ (3)求精熘塔的汽、液相負荷 L＝RD＝＝ V＝(R＋1) D＝＝ L’＝L＋F＝＋＝ V’＝V＝(4)精熘段和提熘段的操作線方程精熘段操作線方程為： y＝(R/ R+1)x ＋xD/（R+1）＝()x ＋＝＋ 提熘段操作線方程為：y’＝(L’/V’)x －(W/ V’)xW ＝()x－()＝－(5)逐板計算法求理論塔板數(shù)規(guī)定塔釜是第一層塔板，從下往上依次命名為第3……n塊。如果已知甲醇和水的混合物系的汽液平衡關(guān)系，即汽液平衡數(shù)據(jù)，則離開理論板的互成平衡、溫度相等的汽液兩相組成yn與xn之間的關(guān)系就可以確定。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精熘流程。使上升蒸汽與回流下來的冷液再進行熱質(zhì)交換。但是必須保證冷凝器內(nèi)有一定持液量，或加入液封裝置防止塔頂汽相逃逸至冷凝器內(nèi)。在檢修方面充分考慮到泵的日常維護，因此運用雙泵設(shè)計便于實際生產(chǎn)中的不停車檢修。同樣，冷卻水分為三路，分別進入冷凝器、甲醇產(chǎn)品的冷卻器和塔釜的冷卻器，充分換熱均勻之后，全部排入下水道。加熱的液體產(chǎn)生蒸汽再次回到塔底，沿塔上升，同樣在每層塔板上進行汽液兩相的熱質(zhì)交換。環(huán)距鞍填料將環(huán)形填料和鞍形填料兩者的優(yōu)點集于一體，其綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán)，又由于本設(shè)計的物系為甲醇－水不易腐蝕，故選用金屬環(huán)距鞍填料DN=25mm。通常適宜回流比的數(shù)值范圍為：根據(jù)經(jīng)驗，考慮操作費用和設(shè)備費用兩方面因素，因此選用。廈門市地處亞熱帶，夏天室外平均氣溫28℃。水蒸氣容易獲取，環(huán)保清潔不產(chǎn)生環(huán)境污染，并且不容易使管道腐蝕，成本降低。因此在考慮多方面因素之后，本設(shè)計采用的常壓精餾。但是要保持精餾塔在低壓下操作，這對設(shè)備的要求相當高，會使總的設(shè)備費用大幅度增加。 化工原理課程設(shè)計說明書甲醇—水連續(xù)填料精餾塔 目 錄一、 設(shè)計任務(wù)書 … …………………………………… 1二、設(shè)計的方案介紹 … ………………………………. 1三、工藝流程圖及其簡單說明 … ……………………. 2四、操作條件及精熘塔工藝計算 … …………………. 4五、精熘塔工藝條件及有關(guān)物性的計算 … ……….... 14六、精餾塔塔體工藝尺寸計算 … …………………… 19七、附屬設(shè)備及主要附件的選型計算… …………….. 23八、參考文獻 … …………………………………….... 26九、甲醇－水精熘塔設(shè)計條件圖 一、設(shè)計任務(wù)書甲醇散堆填料精餾塔設(shè)計：處理量：12000 噸/年(年生產(chǎn)時間以7200小時計算)原料液狀態(tài)：常溫常壓進料濃度： %(甲醇的質(zhì)量分數(shù)) 塔頂出料濃度： %(甲醇的質(zhì)量分數(shù)) 塔釜出料濃度： %(甲醇的質(zhì)量分數(shù))填料類型：DN25金屬環(huán)矩鞍散堆填料廠址位于廈門地區(qū)二、設(shè)計的方案介紹進料的熱狀況精餾操作中的進料方式一般有冷液加料、泡點進料、汽液混合物進料、飽和蒸汽進料和過熱蒸汽加料五種。精熘塔的操作壓力在精餾操作中，當壓力增大，混合液的相對揮發(fā)度減小，將使汽相和液相的組成越來越接近，分離越來越難；而當壓力減小，混合液的相對揮發(fā)度增大，α值偏離1的程度越大，分離越容易。對于甲醇—水二元混合物系統(tǒng)在常壓的情況下，相對揮發(fā)度的差異很大，容易分離。精餾塔加熱與冷卻介質(zhì)的確定 在實際加熱中，由于飽和水蒸氣冷凝的時候傳熱的膜系數(shù)很高，可以通過改變蒸汽壓力準確控制加熱溫度。在選擇冷卻介質(zhì)的過程中，要因地制宜充分考慮。適宜的回流比是操作費用和設(shè)備費用之和為最低時候的回流比。本設(shè)計選用散裝填料――散裝金屬環(huán)距鞍填料。塔釜設(shè)有再沸器。降溫后的液體水或者是部分水蒸汽隨管道排進下水道。在流量控制上采用自動控制，有利于節(jié)約勞動力，并使過程控制精確，并可實現(xiàn)計算機控制，有利于連續(xù)生產(chǎn)。 塔頂?shù)幕亓鞣绞? 對于小型塔采用重力回流，回流冷凝器一般安裝在比精熘塔略高的地方，液體依靠自身的重力回流。間接蒸汽加熱是通過再沸器使釜液部分汽化，維持原來的濃度，重新再進入塔底。四、操作條件及精熘塔工藝計算： 本設(shè)計任務(wù)是分離甲醇水的混合物?；亓鞅仍O(shè)定為最小回流比的2倍。平衡線偏離對角線越遠，表示該溶液越容易分離。C液相中甲醇的摩爾分數(shù)汽相中甲醇的摩爾分數(shù)溫度t/176。根據(jù)理論板的概念，從塔釜下降的液相組成xW與y1應(yīng)互成平衡，故可用提餾段操作線方程由y1求得x2。因此提餾段所需的理論板層數(shù)是5。在計算過程當中，每使用一次平衡關(guān)系，便對應(yīng)一層理論板。 同理，相平衡和操作線的交替使用，逐板計算法得到精熘段6塊塔板，提熘段5塊，共11塊塔板(不包含再沸器)，第5塊塔板進料。先假設(shè)泡點，分別代入安托尼方程求算純組分的飽和蒸汽壓，再由泡點方程核算假設(shè)的泡點。C液相中甲醇的摩爾分數(shù)汽相中甲醇的摩爾分數(shù)10000tWxW ＝/ （來源自表二） 可得： (0－) / (0－) ＝ (100－) / (100－tW) tW＝176。C蒸發(fā)潛熱 ?Hr / (kJ/ kmol)Tc / K甲醇 水100 塔頂溫度下的潛熱計算：tD＝176。C) ]組分tD ＝ 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＝ kmol/h W＝ kmol/h D’＝ kg/h W’＝ kg/h