化工原理課程設(shè)計甲醇和水(編輯修改稿)
2025-07-13 04:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 冷進料、泡點進料、氣、液混合進料、飽和蒸汽進料、過熱蒸氣進料等。其中泡點進料的操作比較容易控制，并且不受季節(jié)氣溫的影響；另外，泡點進料時，精餾段與提餾段的塔徑相同，在設(shè)計和制造時也比較方便。所以本設(shè)計操作選擇泡點進料,即q=1。精餾塔通常設(shè)置再沸器，采用間接蒸汽加熱，以提供足夠的能量。若待分離的物系為某種輕組分和水的混合物，往往可采用直接蒸汽加熱方式，即把蒸汽直接通入塔釜汽化釜液。這樣，只需在塔釜安裝鼓泡管，可以省去一個再沸器，并且可以利用壓力較低的蒸汽來進行加熱，操作費用和設(shè)備費用均可降低。但在塔頂輕組分回收率一定時，由于蒸汽冷凝水的稀釋作用，使殘液輕組分濃度降低，所需的塔板數(shù)略有增加。對于某些物系（如酒精—水），低濃度時的相對揮發(fā)度很大，所增加的塔板數(shù)不多，此時采用直接蒸汽加熱是合適的。若釜液粘度很大，用間壁式換熱器加熱困難，此時用直接蒸汽加熱可取得良好的效果。蒸餾過程的原理是多次進行部分汽化和冷凝，因此，熱效率很低，通常進入再沸器的能量僅有5%左右被有效的利用。所以，蒸餾系統(tǒng)的熱能利用問題應(yīng)值得認(rèn)真考慮。塔頂蒸汽冷凝放出的熱量是大量的，但其能位較低，不可能直接用來作塔釜的熱源。但可用作低溫?zé)嵩?，或通入廢熱鍋爐，產(chǎn)生低壓蒸汽，供別處使用。或可采用熱泵技術(shù)，提高溫度后再用于加熱釜液。此外，通過蒸餾系統(tǒng)的合理設(shè)置，也可取得節(jié)能的效果。例如，可采用設(shè)置中間再沸器和中間冷凝器的流程，因為設(shè)置中間再沸器，可利用溫度比塔底低的熱源，而中間冷凝器則可回收溫度比塔頂高的熱量。第3章 精餾塔的工藝設(shè)計、塔頂及塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù)甲醇（CH3OH）的摩爾質(zhì)量：水（H2O）的摩爾質(zhì)量：則各部分的摩爾分?jǐn)?shù)為： () () ()、塔頂及塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 ()總物料衡算（直接蒸汽加熱）： ()輕組分（甲醇）衡算： （）由恒摩爾流假設(shè)得： （）求解得到：由數(shù)據(jù)手冊查的甲醇水（）的物系汽液平衡數(shù)據(jù)如下： 常壓下的甲醇水的氣液平衡數(shù)據(jù)t/℃xyt/℃x100006665178，甲醇水的汽液平衡組成關(guān)系繪出甲醇水xy圖（），泡點進料，所以q=1，即q為一條直線。此時， Xe=XF=由上表的內(nèi)插法求得： 通過Excel軟件，算得下對應(yīng)的塔板數(shù)并作圖如下：由上圖確定 N=10 ， , （1）精餾段操作線方程： ()（2）提餾段操作線方程： ()、液相熱負(fù)荷計算（1）精餾段： （2）提餾段： 板效率與塔板結(jié)構(gòu)、操作條件、物質(zhì)的物理性質(zhì)及流體力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，它反應(yīng)了實際塔板上傳質(zhì)過程進行的程度。板效率可用奧康奈爾公式計算：注：——塔頂與塔底平均溫度下的相對揮發(fā)度——塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度（１）實際板層數(shù)的初步求取 設(shè)，則精餾段實際板層數(shù)： 提餾段實際板層數(shù)：總實際板層數(shù)：（２）塔板總效率估算①操作壓力計算塔頂操作壓力： 每層塔板壓降：塔頂操作壓力：②操作溫度的計算。塔頂溫度用內(nèi)插法，平均溫度：③相對揮發(fā)度的計算：塔頂相對揮發(fā)度：塔頂相對揮發(fā)度：平均相對揮發(fā)度：④時，查得，⑤ 塔板總效率的估算。根據(jù)，且，則，，則塔頂操作壓力：；每層塔板壓降：；操作壓力：塔頂操作壓力：塔頂操作壓力：（1）精餾段平均壓力 （2）提餾段平均壓力： 前面已求得：塔頂溫度 進料板的溫度： 塔底的溫度：（1）精餾段平均溫度： （2）提餾段平均溫度： 塔頂平均摩爾質(zhì)量： () ()進料板平均摩爾質(zhì)量：塔底平均摩爾質(zhì)量：(1)精餾段平均摩爾質(zhì)量： （2）提餾段平均摩爾質(zhì)量： 氣相平均密度計算：由理想氣體狀態(tài)方程，即液相平均密度計算：注：——為該物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)塔頂平均密度計算：由，查手冊得，進料板平均密度計算：由，查手冊得， 質(zhì)量分?jǐn)?shù)：塔底平均密度計算：由，查手冊得， （1）精餾段平均密度： 氣相: 液相: （2）提餾段平均密度：氣相: 液相: 對于二元有機物水溶液表面張力可用下試計算：并用下列關(guān)聯(lián)式求出,注：下標(biāo)W表示水，O表示有機物；——表示水的摩爾體積；——有機物的摩爾體積。(未修改:（1）精餾段平均表面張力：由，查表得：；；；；帶入上述公式計算得：（2）提餾段平均表面張力：由，查表得：；；；；帶入上述公式計算得：)液體平均黏度計算公式：塔頂平均黏度計算：由，查手冊得，得到：進料板平均黏度計算：由，查手冊得，得到：塔底平均黏度計算：由，查手冊得，得到：
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