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年產(chǎn)22萬噸甲醇精餾工段工藝設(shè)計(jì)_畢業(yè)論文-閱讀頁

2024-09-18 16:54本頁面
  

【正文】 5 65 78 78 60 比熱kJ/kg℃ 焓 kJ/kg 熱量 kJ/h 5512260 Q 蒸汽 熱量計(jì)算公式: 某某某 CTWQ h ???? h/ 8 0 6 2 8 ????二甲醚 Q 粗甲醇 = Q 二甲醚 +Q 甲醇 +Q 水 +Q 異丁醇 同理可得其他物質(zhì)帶入的熱量 Q 入 = Q 粗甲醇 + Q 軟水 + Q 回流液 + Q 蒸汽 = + 5512260 + + + + ++ Q 蒸汽 = + Q 蒸汽 ⑵ 出料熱量計(jì)算 表 36 物料帶出的熱量 出熱部分 塔頂 塔底 熱損失 成分 二甲醚 回流液 甲醇 水+(堿液) 以 5%計(jì) 液體比熱 kJ/kg℃ 流量 kg/h 28650 液體冷凝熱 kJ/kg 溫度 ℃ 64 64 82 82 熱量 kJ 5%Q 入 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 19 2 2 1 2 )HC(WQ h ?????????? )(液甲醇甲醇二甲醚 其他物質(zhì)的熱量亦同 上公式計(jì)算。 表 37 預(yù)塔熱量平衡表 帶入熱量 kJ/h 帶出熱量 kJ/h 塔側(cè)粗甲醇入熱 塔頂二甲醚出熱 塔頂加入冷凝殘液入熱 塔頂回流甲醇蒸汽 塔頂回流液入熱 塔底預(yù)后粗甲醇 加熱蒸汽 熱損失 總?cè)霟? 總出熱 冷卻水用量計(jì)算 假設(shè)入口冷卻水的溫度為 30℃ ,出口冷卻水的溫度 40℃ ,平均比熱為℃ Q 入 = Q 甲醇 + Q 甲醇蒸汽 = + = Q 出 = Q 二甲醚 + Q 回流液 + Q 損失 = + + 224989295% 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 20 = Q 傳 = Q 入 - Q 出 = - = 又因?yàn)? Q 傳 = G1 水 ( 40- 30)= 所以得到 G1 水 = 加壓塔的熱量衡算 設(shè)計(jì)的操作條件為:塔頂?shù)臏囟?115℃ ,回流溫度為 115℃ ,塔底的溫度為 124℃ ,進(jìn)料的溫度為 82℃ ,取回流比 ,甲醇溫度 40℃ 。 表 38 加壓塔精餾入熱表 物料 進(jìn)料 回流液 加熱蒸汽 組分 甲醇 水+堿液 甲醇 流量 kg/h 28650 溫度 ℃ 100 100 115 比熱 kJ/kg℃ 熱量 kJ/h 9663645 Q 蒸汽 總計(jì) kJ/h Q 蒸汽 h/kJ9 6 6 3 6 4 51 0 03 7 8 6 5 0TCWQ h ???????? 甲醇甲醇甲醇 其他物質(zhì)的熱量亦同上公式計(jì)算。 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 21 表 39 加壓塔精餾出熱表 物料 精甲醇 回流液 塔底出料 熱損失 組分 甲醇 甲醇 甲醇 水+堿 流量 kg/h 溫度 ℃ 115 115 124 124 比熱 kJ/kg℃ 汽化熱 熱量 kg/h 5%Q 入 h/ 6 8 9 3 6 0 61 1 0 4 1 4 6 5T)HC(WQ h ?????????? )(汽甲醇甲醇精甲醇 其他物質(zhì)的熱量亦同上公式計(jì)算。 表 310 常壓塔入熱表 物料 進(jìn)料 回流液 再沸器加熱 組分 甲醇 水+堿 甲醇 流量 kg/h 溫度 ℃ 70 70 40 比熱 kJ/kg℃ 熱量 kJ/h Q 加熱 h/ 6 7 6 0 5 90 5 7 1 8 4TWQ h ???????? 甲醇甲醇甲醇 C 其他物質(zhì)的熱量亦同上公式計(jì)算 Q 入 = Q 進(jìn)料 + Q 回流液 + Q 加熱 = ( + ) + + Q 加熱 = + Q 加熱 ⑵ 物料帶出熱量 常壓塔的出塔熱量 如表 311。 Q 出 = Q 精甲醇 + Q 回流液 + Q 釜液 + Q 熱損失 = + + + + 5%Q 入 = + 5%Q 入 根據(jù)常壓塔精餾的能量守恒 有 Q 入 = Q 出 即 + Q 加熱 = + 5%( + Q 加熱 ) 解得 : Q 加熱 = 又因?yàn)槌核晒幔?Q 供 = 中壓蒸汽加熱量為: Q 蒸汽 = Q 加熱 - Q 供 = - = 所以得到所需蒸汽量: k g / 0 0 0 1 1 8 2 3 7 9 4 7 9G3 ??蒸汽 冷卻水用量計(jì)算 對(duì)熱流體: Q 入 = Q 出 = Q 精甲醇(液) + Q 回流液(液) =( + ) 40= Q 傳 = Q 入 ( 1- 5%)- Q 出 = 95%- = 所以冷卻水 的用量為: ? ? k g / 0 2 7 2 3 830401 8 8 8 0 4 8 7G 3 ????水 精餾系統(tǒng)能量結(jié)果匯總 ⑴ 外加蒸汽總量: G 蒸汽 = G1 蒸汽 + G2 蒸汽 + G3 蒸汽 = + + = ⑵ 冷卻水總量: G 水 = G1 水 + G3 水 = + = ⑶ 熱量平衡匯總?cè)绫?312。 原料液中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù): f ??? 精甲醇中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù): 9 9 d ??? 殘液中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù): 0 2 w ??? 進(jìn)料液相中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù): 5 6 f ??? 精甲醇中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù): 9 9 9 d ??? 殘液中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù): 0 1 ) 5 4 9 8(32/% 5 7 32/% 5 7X w ????? ?? 進(jìn)料液的平均摩爾質(zhì)量: Mf= XfM 甲醇 +( 1- Xf=) M 水 = 32+( 1- ) 18= 同理可求得: 餾出液的平均摩爾質(zhì)量: Md= 釜?dú)堃旱钠骄栙|(zhì)量: Mw= ⑵ 操作溫度和壓力 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 26 精餾段 平均溫度: 1/2( 70+ 65)= ℃ 入口壓力(表壓):( 106- 106) 69/85+ 106= kPa 平均壓力(表壓): 1/2( 103+ 10103) = 提餾段 平均溫度: 1/2( 70+ 105) = ℃ 平均壓力(表壓): 1/2( 103+ 70103) = 塔板數(shù)的計(jì)算 處理能力 k m o l / 5 0 4 6 9 1MGF f ??? 精餾段物料量 [12]: kmol / ??????? wd wf XX XX精 提餾段物料量: km ol / 0. 0120. 999 ??????? wd fd XX XX提 最小理論板數(shù) Nm 先求平均揮發(fā)度: 查數(shù)據(jù)手冊(cè)得到以下數(shù)據(jù):甲醇的飽和蒸汽壓 [1], 105℃ 時(shí)為 70℃ 時(shí)為 水的飽和蒸汽壓 [11], 105℃ 時(shí)為 70℃ 時(shí)為 ? ?得:由公式 12 23???OHOHCHPP? 2 6 3 2C70 ??? ?時(shí), ??? ?時(shí), 6 8 ???? ???平均揮發(fā)度: 已知: Xd= , Xw= 。 表 41 各組分參數(shù)列表 組分 進(jìn)料組成 Xi, F 釜液組成 Xi, D ? i 甲醇 水 根據(jù)恩德伍公式 [10]計(jì)算: qXniijFiij ????? 11 ??? ? ??? 1m in ??? ij Diij XR 因?yàn)椋哼M(jìn)料 是飽和的液相 所以: q= 1 ?????? ??則有: 88 ??求得: 8 6 9 9 6 8 8 0 1 8 i n ??????????R那么 取操作回流比 R= = = i n ??????R RR那么有: 進(jìn)料位置 適宜的進(jìn)料位置:)5 6 5 6 9 9 9 g (2 6 11)11l g (lg 1m i n , ??????????? F FDDDD X XXXN ? 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 28 塊圓整后?。?4m in , ?DN 實(shí)際理論板數(shù) in ???R RR根據(jù) ???N NN m查吉利蘭圖得到: ?mN其中 解得: N= 塊 全塔效率的估算 全塔平均溫度為: 1/2( 105+ 65)= 85℃ ? ? 313 ???? 水的粘度:下查的水在溫度 ? ? ? 31 ???? 甲醇的粘度:下查得甲醇在溫度 ? )(則: 水甲醇 ff X1X ??? ??? = 103+ 103 = 103 sPa? ? ? %)2 9 ( )( ????? ???TE:全塔效率 所以,實(shí)際進(jìn)料板: 4/%= 塊,圓整后取 9 塊 實(shí)際板數(shù)為: = 塊,圓整后取 32 塊 本設(shè)計(jì)采用 32 塊,主要原因: ① 原料液粗甲醇不是簡(jiǎn)單的甲醇和水的混合物,還有與甲醇相對(duì)揮發(fā)度較小的組分; ② 選用的塔板數(shù)較多可以減小塔徑,但一定會(huì)造成塔高過高,對(duì)塔的制造成本較高,操作的成本也會(huì)較高。 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 29 表 42 精餾段數(shù)據(jù) 所處位置 進(jìn)料板 塔 頂(第一板) 質(zhì)量分?jǐn)?shù) xf= xl= yf= yl= 摩爾分?jǐn)?shù) Xf= Xl= Yf= Yl= 摩爾質(zhì)量 kg/kmol MLf= MLD= MVf= MVD= 溫度 ℃ 70 65 液相平均摩爾質(zhì)量: k g / k m o MMM ????? LDLf 65702 ?????? Dfm ttt液相的平均溫度: 在平均溫度 ℃ 下查工具書得到: 33 k g / g / ?? 甲醇水 , ?? 水甲醇那么液相的密度為: ??? LmLmLm xx ??? 11 8 4 8 9 9 9 9 6 ????? lfLm xxx而其中的 3m/ 7 9?Lm?所以, 那么精餾段的液相負(fù)荷為: L= RD= = h/ 3???? Lmn LML ? k m o l/kg5 4 ????? VDVf MMM汽相平均摩爾質(zhì)量為: 若氣體為理想氣體,那均溫 ℃ 下,均壓 103kPa 下: 3m/) 7 3(3 1 4 186 7 3 5 ??? ??? RTPM水? 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 30 3m/)(3 1 4 ??? ??? RTPM甲醇? 水甲醇汽相密度為: ??? VmVmVm xx ??? 11 ???Lmx其中的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 3m/?Vm?所以有 那么精餾段的汽相負(fù)荷為: V=( R+ 1) D= = h/ 7 5 9 4 8 5 4 4 1 0V 3n ???? VmVM? 精餾段的負(fù)荷情況 如 表 43。 表 44 提餾段數(shù)據(jù) 所處位置 進(jìn)料板 塔釜 質(zhì)量分?jǐn)?shù) xf= xl= yf= yl= 摩爾分?jǐn)?shù) Xf= Xl= Yf= Yl= 摩爾質(zhì)量 kg/kmol MLf= MLw= MVf= Mvw= 溫度 ℃ 70 105 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 31 液相平均摩爾質(zhì)量: M= k m o l/ ???? LWLf MM 液相平均溫度為: 105702 ????? Dfm ttt℃ 在平均溫度 ℃ 下查工具書得到: 3m/?水? [11],3m/?甲醇?[1] 液相平均密度為:水甲醇 ???LmLmLmxx ??? 11 3 4 8 0 0 0 9 5 ????? lfLm xxx其中的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù) 3m/?Lm?所以 h/k m o ????? FLL提餾段的液相負(fù)荷 h/ 3???? Lmm MLL ?
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