【文章內(nèi)容簡介】 9 .46 t/ hG G G ? ? ?? ? ? 每噸粗甲醇好冷卻水量 : 2339。 39。 39。 39。1G 1 5 .9 9 t/h+ 4 3 .2 t/h 0 .8 0 1 t/h 6 0 .0 7 t/hG G G ? ? ?? ? ? 寧夏大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第三章 主精餾塔塔板數(shù)的計算 11 第三章 主精餾 塔 塔板數(shù)的計算 求 各點的甲醇摩爾分率 已知條件 在計算主精餾塔的理論板數(shù)時，由于重組分和堿液如；異丁醇、高級醇、堿液等，其含量低，在計算過程中均以水計算。 甲醇的摩爾質(zhì)量： AM 32 .042 kg/ km ol? 水的摩爾質(zhì)量： BM 18 .02kg /km ol? 1） 預(yù)精餾后主塔進料中甲醇的摩爾分率 AAFA A B BG / MxG / M G / M0 .7 3 3 / 3 2 .0 4 2 k g / k m o l 0 .6 0 70 .7 3 3 / 3 2 .0 4 2 k g / k m o l 0 .2 6 7 / 1 8 .0 2 k g / k m o l? ???? 2）精餾塔塔頂產(chǎn)品的摩爾分率 AADA A B BG / MxG / M G / M0 .9 9 8 / 3 2 .0 4 2 k g / k m o l 0 .9 9 60 .9 9 8 / 3 2 .0 4 2 k g / k m o l 0 .0 0 2 / 1 8 .0 2 k g / k m o l? ???? 3）精餾塔塔釜殘液中的甲醇的摩 爾分率 AAWA A B BG / MxG / M G / M0 .0 1 / 3 2 .0 4 2 k g / k m o l 0 .0 0 5 6 60 .0 1 / 3 2 .0 4 2 k g / k m o l 0 .9 9 / 1 8 .0 2 k g / k m o l? ???? 精餾塔的處理能力 1）主塔進料量 F A F BGFx . M ( 1 x ) . M33935kg/ h 127 9 .05k m ol / h0 .607 32 .042 kg/ km ol 0 .393 18 .02k g/ km ol? ????? ? ? 2） 精餾段的物料衡算 塔頂流量為： D 塔釜流量： W F W DF W DF .x W .x D .x???? 求得： D 77 6 .6 5k m ol / h W=502 .4 km ol / h? 平均相對揮發(fā)度 寧夏大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第三章 主精餾塔塔板數(shù)的計算 12 查飽和蒸汽壓表得： 65℃時甲醇飽和蒸汽壓 3CH O HP 10 2k Pa? ?， 水的飽和蒸汽壓 ： 2HOP ? ? 則 ： 65℃時塔頂甲醇和水的相對揮發(fā)度α 32C H O H1HOP 1 0 1 . 9 2 k P a 4 . 0 7 6 8P 2 5 . 0 0 k P a? ??? ? ? 105℃ 時甲醇飽和蒸汽壓 3CH O HP 39 kPa? ?， 水的飽和蒸汽壓 ：2HOP 12 kPa? ? 則 ： 105℃時塔頂甲醇和水的相對揮發(fā)度α 32C H O H2HOP 3 9 4 . 9 k P a 3 . 2 7 0 7P 1 2 0 . 7 4 k P a? ??? ? ? 所以主精餾塔的品均相對揮發(fā)度α 12. 4 .0 7 6 8 3 .2 7 0 2 3 .6 5 1 6? ? ?? ? ? ? 理論塔板數(shù) 1）因產(chǎn)品 純度為 Dx ? 殘液含甲醇為 Wx ? ， 則產(chǎn)品中含雜質(zhì) Dix 1 0 .996 0 .004? ? ? 殘液中含水： Wix 1 0 .0056 6 0 .9934? ? ? 2） 求最小理論板數(shù) Nm WDDWm1xxlog( )1 x xNlog ????? 0 .996 1 0 .005 66l og( )1 0 .996 0 .005 668 .25l og 3 .651 6????? （ 包括再沸器） 3） 求最小回流比 Rm D m Dmm F Fx (1 x )1R 1 x 1 x?? ??????????? 1 0 . 9 9 6 3 . 6 5 1 6 ( 1 0 . 9 9 6 ) 0 . 6 0 53 . 6 5 1 6 1 0 . 6 0 7 1 0 . 6 0 7???? ? ??????? 選擇塔頂回流比為 ，則 mR 2 . 0 0 . 6 0 50 . 4 6 51 2 1RR? ????? 4） 求理論塔板數(shù) 寧夏大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第三章 主精餾塔塔板數(shù)的計算 13 查吉利蘭圖得 ： mN 1NN? ?? 求得： N= 所以理論板數(shù)為 12 塊。 5） 確定進料板位置 精餾段的最小理論板數(shù) mN 查飽和蒸汽壓表得： 82℃下甲醇的飽和蒸汽壓為 3CH O HP 39 kPa? ?， 水的飽和蒸汽壓為 2HOP 12 kPa? ?， 則 82℃時甲醇和水的相對揮發(fā)度為 2? 32C H O H3HOP 2 1 7 . 2 5 k P a 5 . 2 4 5P 5 1 . 1 8 k P a? ??? ? ? 所以 ，精餾段的平均相對揮發(fā)度 39。m? 39。m 1 3. 4 .0 7 6 8 4 .2 4 5 4 .1 6? ? ?? ? ? ? mDF39。 DF39。mx 1 xlog( )1 x xNlog ????? 0 .99 6 1 0 .60 7l og( )1 0 .99 6 0 .60 73 .25l og 4 .16????? 又因為 m39。N 1NN? ??精 精 所以 ： ?精 塊 所以進料板位置為 第 6 塊塔板。 精餾塔的塔板效率 1）已知條件：精餾段：塔頂溫度 oDt 65C? ， 進料溫度 oFt 82C? 則 精餾段的平均溫度 om 1 D Ft ( t t ) / 2 73 .5 C? ? ? 提餾段：進料溫度 oFt 82C? ， 塔釜溫度 oWt 105 C? 則 提餾段的平均溫度 om 2 F Wt ( t t ) / 2 93 .5 C? ? ? 所以全塔的平均溫度為： om m 1 m 2t ( t t ) / 2 83 .5 C? ? ? 查得 ℃時甲醇和水的黏度分別為： 2 3HO 10 P a .S? ??? 3 3CH O H 0 .2 77 10 Pa .S? ??? 寧夏大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第三章 主精餾塔塔板數(shù)的計算 14 則平均黏度為： 32 3m CH O H F H O Fx ( 1 x ) 0 .3 02 10 Pa .S? ? ? ?? ? ? ? ? 由板效率關(guān)聯(lián)公式： 因為 mm ??? 在 ,則板效率應(yīng) 滿足關(guān)聯(lián)公式： 0 .245T m mE ( )?? ?? 0 . 2450 .49 ( 3 .651 6 0 .302 ) 0 .478?? ? ? ? 精餾的粗甲醇不是簡單的甲醇 水的二元組合，其中還存在有與甲醇相對揮發(fā)度較小的其它難分離組分。對精餾塔的板效率都有一定的影響，而且操作變量如塔內(nèi)蒸汽速度、回流比、溫度、壓力等都有影響。故應(yīng)降低板效率 ET。綜合上述考慮板效率應(yīng)取 。 2） 理論板數(shù)與實際板數(shù)的關(guān)系： P T TN =N /E 所以實際板數(shù) PN = 1 1 .4 / 1 7 = 3 5 .9 6 = 3 6塊 塊 塔 板 同理可得 ： 精餾段實際塔板數(shù) / 7= 15 .46 = 16N ?精 塊 塔 板 寧夏大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第四章 精餾段的工藝設(shè)計 15 第四章 精餾段的 主要尺寸的設(shè)計 求取 進料狀態(tài) q 值 原料進口溫度為 82℃，進料組成為 ， 查表得進料的泡點溫度為： ℃，則進料平均溫度 omt ( 82) / 2 C? ? ?. 在溫度為 ℃下，查表得 甲醇的摩爾熱容： 1187 .5 . .mAC kJ km ol K??? 甲醇的 汽化潛熱： 127876 .Ar kJ kmol ?? 水的摩爾熱容： 1175 .9 4 . .mBC kJ km ol K??? 水的 汽化潛熱： 129733 .Br kJ kmol ?? 所以 平均摩爾熱容 ..Pm m A A m B BC C x C x?? 1 1 1 1 1 187 .5 . . 0. 60 7 75 .9 4 . . 0. 39 3 82 .9 6 . .k J k m ol K k J k m ol K k J k m ol K? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? 平均汽化熱 : ..m A A B Br r x r x?? 1 1 127 87 6 . 0. 60 7 29 73 3 . 0. 39 3 28 60 5. 8 .k J k m ol k J k m ol k J k m ol? ? ?? ? ? ? ? 又因為進料熱狀態(tài) q 值： ? ? 8 2 . 9 61 1 ( 7 1 . 1 8 2 ) 0 . 9 6 82 8 6 0 5 . 8PmmCq T tr? ? ? ? ? ? ? ? 因為 0q1,所以進料狀態(tài)為汽液混合進料。 則精餾塔的汽液負荷： 2 / /L RD k mol h k mol h? ? ? ? ( 1 ) 3 77 6. 65 / 23 29 .9 5 /V R D k m ol h k m ol h? ? ? ? ?39。 . 1 5 5 3 .3 / 0 .9 4 6 1 2 7 9 .0 5 / 2 7 9 1 .4 2 /L L q F k m o l h k m o l h k m o l h? ? ? ? ? ? 39。 ( 1 ) 2 3 2 9 .9 5 / ( 1 0 .9 6 8 ) 1 2 7 9 .0 5 / 2 2 8 9 .0 2 /V V q F k m o l h k m o l h k m o l h? ? ? ? ? ? ? ? 精餾段的工藝條件及有關(guān)的物性數(shù)據(jù)計算 已知條件 每層塔板壓降： kPa?? 塔頂操作壓力： kPa? 寧夏大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第四章 精餾段的工藝設(shè)計 16 0 .0 0 .2 0 .4 0 .6 0 .8 1 .06065707580859095100105t/℃x進料板操作壓力： (1 0 1 .3 1 .2 1 6 ) 1 2 0 .5FP k P a k P a? ? ? ? 精餾段平均操作壓力： (101 .3 120 .5 ) / 2 110 .9mP k Pa? ? ? 塔頂溫度 oDt 65C? ， 進料溫度 oFt 82C? 則 精餾段的平均溫度 om 1 D Ft ( t t ) / 2 73 .5 C? ? ? 塔頂平均摩爾質(zhì)量的計算 甲醇 — 水二元物系的汽液平衡相圖如下所示： 圖 4— 1 甲醇 — 水二元物系 的汽液平衡相圖 甲醇 — 水二元物系的汽液平衡組成如下表 4— 1所示： 表 4— 1 甲醇的摩爾分數(shù) 溫度 /℃ 甲醇的摩爾分數(shù) 溫度 /℃ 液相 氣相 液相 氣相 85 70 68 78 1 1 由于 D1x y = ? 查 平衡曲線得 ： 1x ? 寧夏大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第四章 精餾段的工藝設(shè)計 17 所以：mV D 1 A 1 BM y .M (1 y ) .M? ? ?