【文章內容簡介】 W H2O： CH3OH: 圖 21 物料衡算簡圖 (一 ) 質量分數(shù)轉換為摩爾分數(shù) MDME=根據(jù) ai/Mi247?！?ai/Mi 其中 ai— 質量分數(shù)； Mi— 摩爾質量 (1) 進料組分 表 21 進料各組分所占比例 組分 DME CH3OH H2O 質量分數(shù) 摩爾分數(shù) (2) 塔頂組分 表 22 塔頂各組分所占比例 組分 DME CH3OH 質量分數(shù) 精餾塔 北京理工大學珠海學院 2021屆本科生畢業(yè)設計 9 摩爾分數(shù) (3) 塔釜組分 表 23 塔釜各組分所占比例 組分 DME CH3OH H2O 質量分數(shù) 105 摩爾分數(shù) 105 (二 ) 清晰分割 以 DME 為輕關鍵組分， CH3OH 為重關鍵組分， H2O 為非重關鍵組分。 (三 ) 物料衡算 xW， DME= 105 xD， CH3OH= D=表 24 清晰分割法計算過程 組 分 進料 餾出液 釜液 DME 105W 105W CH3OH H2O 0 ∑ F D W 聯(lián)立 105W++0=D F=D+W 解得 ： F=6484 kmol/h = 105 kg/h W=6402 kmol/h= 105kg/h D= kmol/h=3793 kg/h （四） 精餾工序物料衡算表 表 25 精餾工序物料衡算表 料向 組分 質量流量 質量分數(shù) 摩爾流量 摩爾分數(shù) （ kg/h） （ kmol/h） 進 DME 9579 CH3OH 1333 料 H2O 105 6629 塔 DME 3789 頂 CH3OH 出 塔 DME 105 105 北京理工大學珠海學院 2021屆本科生畢業(yè)設計 10 料 CH3OH 2394 釜 H2O 105 6616 精餾塔工藝計算 物料衡算 (見 ) 操作條件的確定 (一 ) 進料溫度的計算 (泡點 )— 飽和液體進料 (1) 已 知體系總壓強 P 總 =200kPa，即 P 總 =1520mmHg 物料飽和液體進料，故進料的泡點溫度為進料溫度。 (2) 安托因公式 ㏑ Pis=AB/(T+C) (Pis:： mmHg， T： K) 查《石油化工基礎數(shù)據(jù)手冊》 表 26 安托因公式數(shù)據(jù)表 A B C DME CH3OH H2O DME： ㏑ Pis， DME=（ ） CH3OH：㏑ Pis， CH3OH=（ ） H2O： ㏑ Pis， H2O=（ ） (3) 采用試差法計算 壓力不太高，按完全理想系計算， Ki=㏑ Pis/P 給定 P Y T 設 T Ki=㏑ Pis/P ∑ Kixi 1≤ ε yi 結束 調整 T N 圖 22 試差法結構圖 北京理工大學珠海學院 2021屆本科生畢業(yè)設計 11 試差過程見表 27 表 27 試差過程 組分 xi Pis /mmHg yi=Kixi Pis /mmHg yi=Kixi Pis /mmHg yi=Kixi DME 104 104 104 CH3OH 103 103 103 H2O 103 103 103 ∑ Kixi 結果 :在 ,即 ℃ 時 , ∑ Kixi≈ 1,故進料溫度為 （二） 塔頂露點溫度計算 操作壓力： P 總 =1520mmHg 給定 P Y T 設 T Ki=㏑ Pis/P ∑ (yi/Ki)1≤ ε xi 結束 調整 T N 圖 23 試差法結構圖 試差過程見表 28 表 28 試差過程 組分 xi Pis /mmHg yi=Kixi Pis /mmHg yi=Kixi Pis /mmHg yi=Kixi DME 104 104 CH3OH 102 ∑ yi/Ki 結果 : 在 ,即 ℃ 時 , ∑ yi/Ki≈ 1,故塔頂溫度為 （三） 塔釜泡點溫度計算 操作壓力： P 總 =1520mmHg 給定 P Y T 設 T Ki=㏑ Pis/P ∑ Kixi ≤ ε yi 結束 北京理工大學珠海學院 2021屆本科生畢業(yè)設計 12 調整 T N 圖 24 試差法結構圖 試差過程見表 29 表 29 試差過程 組分 xi Pis /mmHg yi=Kixi Pis /mmHg yi= Kixi Pis /mmHg yi= Kixi DME 104 104 104 CH3OH 103 103 103 H2O 103 103 103 ∑ Kixi 結果 : 在 ,即 ℃ 時 , ∑ Kixi≈ 1,故塔頂溫度為 精餾塔設備計算 基礎數(shù)據(jù) (一 ) 塔壓： 1520mmHg 進料溫度： TF= 塔溫 塔頂溫度： TD= 塔釜溫度： TW= (二 ) 密度（參考《化工單元設備的設計》） 查《石油化工基礎數(shù)據(jù)手冊》 表 210 密度數(shù)據(jù)表 溫度 /℃ DME/ kg/m3 CH3OH/ kg/m3 H2O/ kg/m3 50 60 110 120 407..8 122 經(jīng)插值計算得 表 211 插值計算后密度數(shù)據(jù)表 溫度 /℃ DME/ kg/m3 CH3OH/ kg/m3 H2O/ kg/m3 北京理工大學珠海學院 2021屆本科生畢業(yè)設計 13 已知各組分在液相、氣相所占的比例，如表 212 所示 表 212 各組分所占比例 DME CH3OH H2O 液相 氣相 液相 氣相 液相 氣相 進 料 質量分數(shù) 摩爾分數(shù) 塔 頂 質量分數(shù) — — 摩爾分數(shù) — — 塔 釜 質量分數(shù) 105 105 摩爾分數(shù) 105 104 (1) 塔頂密度的計算 ① 液相平均密度： 1 1133, ??????OHCHOHCHD M ED M EiiDL xxx ???? =( kg/m3) ② 氣相平均密度： OHCHOHCHDM EDM E yMyMM iy iM 33 ?????? ???? ? ) g / mk( 7= 353DV, ??? ????? ?? TPMPT? (2) 進料板密度的計算 ① 液相平均密度： 112233FL,OHOHOHCHOHCHD M EMEDii xxxx?????????? 396 500 43 003 09 1 ??? =(kg/m3) 北京理工大學珠海學院 2021屆本科生畢業(yè)設計 14 ② 氣相平均密度： OHOHOHCHOHCHD M ED M E yMyMyMM iy iM 2233 ???????? = + + = )g / mk 2(= 353FV, ??? ????? ?? TPMPT? (3) 塔釜密度的計算 ① 液相平均密度： 112233WL,OHOHOHCHOHCHD M EMEDii xxxx?????????? = 15 ???? ?(kg/m3) ② 氣相平均密度： OHOHOHCHOHCHD M ED M E yMyMyMM iy iM 2233 ???????? = 104+ + = ) g / mk 5(= 353WV, ??? ????? ?? TPMPT? ④ 精餾段和提餾段密度的計算 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) (三 ) 表面張力的計算 查《石油化工基礎數(shù)據(jù)手冊》 表 213 表面張力數(shù)據(jù)表 溫度 /℃ DME/ dyn/cm CH3OH/ dyn/cm H2O/ dyn/cm 50 北京理工大學珠海學院 2021屆本科生畢業(yè)設計 15 60 110 120 130 經(jīng)插值計算得 表 214 插值計算后表面張力數(shù)據(jù)表 溫度 /℃ DME/ dyn/cm CH3OH/ dyn/cm H2O/ dyn/cm OHCHOHCHD M ED M EiiD xxX 33???? ??? ? = + +0=(dyn/cm) OHOHOHCHOHCHD M ED M EiiF xxxX 2233 ????? ???? ? = + + =(dyn/cm) OHOHOHCHOHCHD M ED M EiiW xxxX 2233 ????? ???? ? = 105 + + =(dyn/cm) 精餾段： ㎝)(dyn /=)(21)(21 ????? FD ??? 精 提餾段： ㎝)(dyn/ =)()(21 ????? FW ??? 提 表 215 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 (dyn/cm) 液相 塔板數(shù)的確定 (一 ) 最小回流比 Rmin 的確定 ① 相對揮發(fā)度 北京理工大學珠海學院 2021屆本科生畢業(yè)設計 16 本設計以 DME 為輕關鍵組分 A； CH3OH 為重關鍵組分 B； H2O 為非重關鍵組分 C；以重關鍵組分為基準物，即 BB? =1。 塔頂： )()()( 24 ?????? DSBSADBADAB PPKK? 進料 ： )()()( 34 ?????? FSBSAFBAFAB PPKK? 30 )()()( 33 ?????? FSBSCFBCFCB PPKK? 塔釜： )()()( 34 ?????? WSBSAWBAWAB PPKK? 30 )()()( 33 ?????? WSBSCWBCWCB PPKK? 全塔平均相對揮發(fā)度： 33 ????? WFDAB ???? 23 ???? WFDCB ???? ② 最小回流比 Rmin 本設計為泡點進料 ,即飽和液體進料 ， q=1 恩特伍德公式： 1)( m in, ???? Rxi mDii ??? qxi ii ????? 1??? 故 011 ??????????????? ?????? i ii x 解得 ? = Rmin= 00140 )( , ???????????? ??? i mDii x