【文章內(nèi)容簡介】 其中： 醋酸錳 0. 1= 水 0. 3= 醋酸 0. 6= （ 5）保安氮用量 設(shè)保安氮為 xkg 塔頂干氣量計(jì)算： 氮?dú)猓?16+0. 97x 氧氣 ： +0. 03x 二氧化碳： 則 (16+)/(16++x+)= x= （其中氮?dú)猓?0. 97= 氧氣： 0. 03=） 塔頂干氣量 氮?dú)?: 16+0. 97x= 氧氣 : +0. 03x= 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 二氧化碳 : 整理以上數(shù)據(jù)，列出氧化塔物料平衡結(jié)果，見表 25 表 25氧化塔物料衡算結(jié)果 出料 醋酸 醋酸甲酯 水 亞乙基二醋酸 甲酸 乙醛 三聚乙醛 醋 酸錳 質(zhì)量 (kg) 含量 % 96 % 圖 21 氧化塔物料衡算圖 蒸發(fā)器物料衡算 圖 22 蒸發(fā)器進(jìn)出物料圖 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 已知數(shù)據(jù)： F=?x （進(jìn)料中醋酸錳含量） %?x （完成液中醋酸錳含量） 列衡算式 ： 10 xLxF ??? L= ???????? ??101 xxFW W= T101 物料衡算 原料液及塔頂，塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 進(jìn)料平均摩爾 質(zhì)量 ? ? k m o lkgM m / 5 0 5 0 ?????? 塔頂平均摩爾質(zhì)量 MD= 18+() 60= 塔底平均摩爾質(zhì)量 Mw=() 60+18= 物料衡算 已知數(shù)據(jù)： （ 1）進(jìn)料流量 （ 2）醋酸質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0. 968，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0. 0154 （ 3）餾出液中醋酸含量 3%，釜液中醋酸的回收率為 98% （ 4）醋酸和水的摩爾質(zhì)量分別為 60kg/kmol 和 18kg/kmol 進(jìn)料組成 ?FX 60/9 ? ? 進(jìn)料流量 F=列衡算式： WDF ?? WDF WXDXFX ?? FDFXDX =0. 97 )1( )1(FWXF XW ?? =0. 98 得： D= XD= Xw= 即： D= = W= = 塔頂，進(jìn)料和塔釜溫度的計(jì)算 塔頂溫度： 100～ 104℃ 塔底溫度： 117～ 124℃ 常壓精餾： P=101. 3kpa 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 根據(jù)表 23 可得 （ 1）求進(jìn)料溫度 假設(shè)泡點(diǎn)溫度為 ℃ 對水： 0 ????Ap kppA ? a 對醋酸： 0 ????Bp kppB ? a 則 0 ??????? BA Bpp ppx 與 x= 十分接近，故假設(shè) t=℃正確，故進(jìn)料溫度為 tF=℃ （ 2）塔頂溫度計(jì)算 假設(shè)塔頂溫度為 ℃ 同理： 對水： PAs= 對醋酸： PBs= 則 x=()/()= 與 XD= 十分接近，故假設(shè)塔頂溫度為 tD=℃正確。 （ 3）塔釜溫度計(jì)算 假設(shè)塔釜溫度為 ℃ 同理： 對水： PAs= 對醋酸： PBs= 則 x=()/()= 與 XW= 十分接近，故假設(shè)塔釜溫度為 tW=℃正確 平均相對揮發(fā)度的計(jì)算 塔頂： （ α AB） D=進(jìn)料：（ α AB） F=塔釜：（ α AB） W=全塔平均相對揮發(fā)度： α AB= = 最小回流比的計(jì)算和適宜回流比的確定 進(jìn)料為泡點(diǎn)進(jìn)料，所以 q=1 根據(jù)公式 ? ??????? ?????FDFD xxxxR 1111m in ?? 帶入已知數(shù)據(jù)，得 Rmin= 取 R== = 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 最小理論塔板數(shù)確定 Nmin=lg[(xD/(1xD)) ((1xW)/xW)]/lgα 1= 全塔理論塔板數(shù) 利用簡捷法計(jì)算理論塔板數(shù) ① 全回流時(shí)理論板層數(shù) Nmin=lg[(xD/(1xD)) ((1xW)/xW)]/lgα 1= 則 (RRmin)/(R+1)=()/(26+1)= 由化工原理 P37 吉利蘭圖 查得 (NNmin)/N+2= 得 N= ② 精餾段理論板層數(shù) Nmin=lg[(xD/(1xD)) ((1xF)/xF)]/lgα 1= 橫坐標(biāo) ???R RR 385 不變，則縱坐標(biāo)讀數(shù)也不變 既 21 m in1 ???N NN N1= 即精餾段理論板數(shù)為 .，提餾段理論板數(shù)為 實(shí)際塔板數(shù)和進(jìn)料位置 ① 板效率 0 .2 4 5LT )μ 9( αE ?? 查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》 以進(jìn)料為計(jì)算基準(zhǔn)，得表 26 表 26 粘度數(shù)據(jù)表 醋酸 H2O ix Li? s mPa s L? =∑ ix Li? = + = mPa s 0 .2 4 5LT )μ 9( αE ?? = ( )= 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 ② 塔內(nèi)實(shí)際板數(shù) NP=NT/ET=取實(shí)際板層數(shù)為 37 塊 (不包括再沸器 ) 精餾段和提餾段實(shí)際板數(shù)的確定 NP精 =NT精 /ET=取實(shí)際精餾段塔板數(shù)為 19 塊，提 餾段實(shí)際板數(shù)為 18 塊，進(jìn)料板的位置為由下往上數(shù)的第十九塊板 餾塔 T102 的物料衡算 已知數(shù)據(jù)：（ 1）進(jìn)料流量 F= （ 2）進(jìn)料醋酸含量 98%， 釜?dú)堃捍姿岷?10%，成品醋酸含量 99. 8% 列衡算式： LWF ?? ????? LWF 得 ： W= 醋酸回收塔物料衡算 已知數(shù)據(jù)：（ 1）進(jìn)料流量 F=+= （ 2）經(jīng)回收后得到粗醋酸含量 65%以上（按 65%計(jì)算） （ 3）從精餾塔出來的醋酸含量 20%，副產(chǎn)物中含 5%的醋酸 列衡算式： F=X+Y F0. 2=0. 05X+0. 65Y 得 ： X=北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 圖 23醋酸回收塔進(jìn)出物料圖 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 3 精餾塔主要尺寸計(jì)算 T101 設(shè)備計(jì)算 操作壓強(qiáng) 常壓精餾： P= 操作溫度 進(jìn)料溫度： TF=℃ 塔溫 塔頂溫度： TD=℃ 塔釜溫度： TW=℃ 故精餾平均操作溫度 Tm=(+)/2=℃ 提鎦段平均操作溫度 Tn=(+)/2=℃ 平均分子量 塔頂平均分子量： y1=XD= α = 由 y=α X/1+(α 1)X 得， X1= 氣相平均分子量 MvD= 18+ () 60=液相平均分子量 MLD= 18+() 60=進(jìn)料板平均分子量： XF= 則 yF= 氣相平均分子量 MVF= 18+() 60=液相平均分子量 MLF= 18+() 60=塔釜平均分子量： XW= yW= 氣相平均分子量 MVW= 18+() 60=液相平均分子量 MLW= 18+() 60=精餾段平均分子量 氣相平均分子量： MVM=(+)/2= kg/mol 液相平均分子量： MLM=(+)/2= kg/mol 提餾段平均分子量 氣相平均分子量： MVN=(+)/2=北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 液相平均分子量： MLN=(+)/2= 平均密度 （參考《化工原理上冊附錄圖 7》） ? ? 7 表 31 密度數(shù)據(jù)表 ??7 溫度 /℃ 醋酸 / kg/m3 H2O/ kg/m3 100 105 110 115 120 經(jīng)插值計(jì)算得 表 32 插值計(jì)算后密度數(shù)據(jù)表 溫度 /℃ 醋酸 / kg/m3 H2O/ kg/m3 塔頂 進(jìn)料 塔釜 已知各組分在液相、氣相所占的比例，根據(jù)表 22 氣 液平衡關(guān)系，用插值法得，表 33所示。 表 33 醋酸 H2O 液相 氣相 液相 氣相 進(jìn) 料 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 摩爾分?jǐn)?shù) 塔 頂 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 摩爾分?jǐn)?shù) 塔 釜 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 摩爾分?jǐn)?shù) (1) 塔頂密度的計(jì)算 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 ① 液相平均密度： ρ L,D=1/(x 醋酸 /ρ 醋酸 +x 水 /ρ 水 ) 則 ρ L,D=1247。 (247。 +247。 )= kg/m3 ② 氣相平均密度： M=M 醋酸 y 醋酸 +M 水 y 水 ρ V,D=TM/ M=60 +18 =ρ V,D= 247。 (+)= kg/m3 (2) 進(jìn)料板密度的計(jì)算 ① 液相平均密度： ρ L,F=1/(x 醋酸 /ρ 醋酸 +x 水 /ρ 水 ) 則ρ L,F=1247。 (247。 +247。 )= kg/m3 ② 氣相平均密度： M=M 醋酸 y 醋酸 +M 水 y 水 M=+18 = ρ V,F=TM/ ρ V,F= 247。 (+)= kg/m3 (3) 塔釜密度的計(jì)算 ① 液相平均密度： ρ L,w=1/(x 醋酸 /ρ 醋酸 +x 水 /ρ 水 ) 則ρ L,w=1247。 (247。 +247。 )= kg/m3 ② 氣相平均密度： M=M 醋酸 y 醋酸 +M 水 y 水 M=60 +18 =ρ V,W=TM/ ρ V,W= (+)= kg/m3 (4)精餾段和提餾段密度的計(jì)算 精餾段： 氣相平均密度： V? =1／ 2 ( FV,? + DV,? )= 1／ 2 (+)=(kg/m3) 液相平均密度： L? =1／ 2 ( FL,? + DL,? ) =1／ 2 (+)=(kg/m3) 提餾段： 氣相平均密度： V? ′ =1／ 2 ( FV,? + WV,? )= 1／ 2 (+)=(kg/m3) 液相平均密度： L? ′ =1／ 2 ( FL,? + WL,? ) =1／ 2 (+)=(kg/m3) 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 表面張力的計(jì)算 （參考《化工原理上冊附錄圖 7》） ? ? 7 表 34 表面張力數(shù)據(jù)表 ??7 溫度 /℃ 醋酸 / mN/m H2O/ mN/m 100 110 120 經(jīng)插值計(jì)算得 表 35 插值計(jì)算后表面張力數(shù)據(jù)表 溫度 /℃ 醋酸 /mN/m H2O/ mN/m 塔頂 進(jìn)料 塔釜 ? D=? 醋酸 x 醋酸 +? 水 x 水 = + = mN/m ? F=? 醋酸 x 醋酸 +? 水 x 水 = + = mN/m ? W=? 醋酸 x 醋酸 +? 水 x 水 = + = mN/m 精餾段： ? 精 =1/2（ ? D+? F） =1/2 （ +） = mN/m 提鎦段： ? 提 =1/2（ ? F+? W） =1/2 （ +） = mN/m 表 36 工藝條件列表 精餾段 提餾段 平均密度 氣相 (kg/m3) 液相 液體表面張力 (mN/m) 液相 T101 主要尺寸計(jì)算 流量的計(jì)算 表 37 相對分子質(zhì)量數(shù)據(jù)表 平均相對分子質(zhì)量 氣相 液相 精餾段 提餾段 (1) 進(jìn)料： 北京理工