【正文】 甲醇； Kg/h 常壓塔塔釜出料 ： 水； Kg/h 常壓塔側(cè)線出料 : 表 210 組分 CH3OH C2H5OH C4H9OH H2O 組分量（ Kg/h） 回收塔物料衡算 常壓塔側(cè)線出料即為回收塔進料 回收塔塔頂出料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)： 甲醇； 100% 回收塔塔釜出料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)： 表 211 組分 C2H5OH C4H9OH H2O 質(zhì)量分?jǐn)?shù)（ %） 30萬噸 /年甲醇精餾工段的初步設(shè)計 —— 常壓精餾塔 工藝設(shè)計及分析 23 回收塔側(cè)線出料的質(zhì)量分?jǐn)?shù) : 表 212 組分 CH3OH C2H5OH C4H9OH H2O 質(zhì)量分?jǐn)?shù)（ %） 因為 V’YS+1 =L’XS+D1XD1+D2XD2 V’=L’+D1+D2 以甲醇為關(guān)鍵組分進行物料衡算 =L’0%+D1100%+D2% ⑥ = L’+D1+D2 ⑦ 以水為關(guān)鍵組分進行物料衡算 =L’%+D10%+D2% ⑧ 聯(lián)立 ⑥ ⑦ ⑧ 計算可得 D2= (Kg/h) D1= (Kg/h) L’= (Kg/h) 回收塔塔頂出料 ： 甲醇 Kg/h 回收塔塔釜出料 ： 表 213 組分 C2H5OH C4H9OH H2O 組分量（ Kg/h） 回收塔側(cè)線出料 : 表 214 組分 CH3OH C2H5OH C4H9OH H2O 組分量（ Kg/h） 24 ASPEN 甲醇精餾工藝流程模擬 常壓塔 物料及熱量模擬 回流比及塔板數(shù)的模擬 30萬噸 /年甲醇精餾工段的初步設(shè)計 —— 常壓精餾塔 工藝設(shè)計及分析 25 溫度、壓力、熱量模擬 靈敏度分析 26 第三章 常壓塔工藝設(shè)計計算 物料處理量 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品 的摩爾分率 甲醇的摩爾質(zhì)量 MCH3OH=32 kg/mol。 乙醇的摩爾質(zhì)量 MC2H5OH=46 kg/mol。 XF= 0 . 8 5 6 6 / 3 20 . 8 5 6 6 / 3 2 0 . 1 3 8 / 1 8 0 . 0 0 2 7 / 7 4 0 . 0 0 2 7 / 4 6? ? ?= XD= / 32 / 32 / 18?= XW= / 32 / 32 / 18?= 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 MF=? 32+(1－ )? 18= kg/mol MD=? 32+(1－ )? 18= kg/mol MW=? 32+(1－ )? 18= kg/mol 原料處理量 回流比及塔板數(shù)的確定 求最小回流比及操作回流比。于對角線上，自點 e（，）作垂線 ef 即進料線，改該線與平衡線的交點坐標(biāo)為 yq= xq= 30萬噸 /年甲醇精餾工段的初步設(shè)計 —— 常壓精餾塔 工藝設(shè)計及分析 27 故最小回流比為 Rmin=qqqD xy yx ?? = ?? = 取操作回流比為 R=2Rmin=2? = （ 1）求精餾塔的汽液相負(fù)荷 L=RD=? = kmol/h V=(R+1)D=(+1) ? = kmol/h L`=L+F=+= kmol/h V`=V= kmol/h （ 2）求操作線方程 精餾段操作線方程為 y= VDVL ?x xD= x+ ?=+ 提餾段操作線方程 y`= `x`` VWVL ? xW= x ? = 簡捷法求理論板層數(shù) 組分 飽和蒸汽壓， kPa 塔頂（ 70℃ ） 進料（ 90℃ ） 塔底（ 110℃ ） 甲醇 水 已知 xD= xF= xW= 及 R= Rmin= （ 1）求平均揮發(fā)度 28 塔頂 D? = 。ABPP = = 塔底 w? = 。ABPP = = 進料 F? = 。ABPP = = 全塔平均相對揮發(fā)度 m? = DW?? = ? = 精餾段平均相對揮發(fā)度 39。 （ 3） 精餾段理論板層數(shù) Nmin=39。 操作壓力計算 塔頂操作壓力 PD=+30= 每層塔板壓降 △ P= 進料板壓力 PF=+? 10= 精餾段平均壓力 Pm=(+)/2= 操作溫度計算 依據(jù)操作壓力，由泡點方程通過視差法計算泡點溫度，其飽和蒸汽壓由安托尼方程計算，結(jié)果為： 塔頂溫度 tD=℃ 進料板溫度 tF=90℃ 精餾段平均溫度 tM=(+90)/2=℃ 平均摩爾質(zhì)量計算 塔頂平均摩爾質(zhì)量計算 由 xD=y1= ，查平衡曲線，得 x1= MVDm=? 32+() ? 18= kg/mol MLDm=? 32+() ? 18= kg/mol 30 進料板平均摩爾質(zhì)量計算 由圖解理論板，得 yF= 查平衡曲線，得 xF= MVFm=? 32+() ? 18= kg/h MLFm=? 32+() ? 18= kg/h 精餾段平均摩爾質(zhì)量 MVm=(+)/2= kg/mol MLm=(+)/2= kg/h 平均密度計算 （ 1）氣相平均密度計算 由理想氣體狀態(tài)方程計算，即 VM? = m VMmPMRT = ? ?1 3 4 . 3 3 0 . 6 48 . 3 2 4 8 0 . 6 5 2 7 3 . 1 5???= kg/m3 （ 2）液相平均密度計算 液相平均密度依下式計算，即 1Lm?= /ii??? 塔頂液相平均密度的計算 由 tD= ℃，查手冊得 A? = kg/m3 B? = kg/m3 LDm? = ? ?10 . 9 8 / 7 4 1 . 7 6 0 . 0 2 / 9 8 1 . 4 3?= kg/m3 進料板液相平均密度的計算 由 tF=90 ℃，查手冊得 A? = kg/m3 B? = kg/m3 進料板液相的質(zhì)量分率 30萬噸 /年甲醇精餾工段的初步設(shè)計 —— 常壓精餾塔 工藝設(shè)計及分析 31 A? = 0 . 6 0 . 3 20 . 6 0 . 3 2 0 . 8 2 5 1 8?? ? ?= LFm? = ? ?10 . 5 6 / 7 2 0 . 9 6 0 . 4 4 / 9 7 5 . 7 8?= kg/m3 精餾段液相平均密度為 Lm? =（ +） /2= kg/m3 液體平均表面張力的計算 液體平均表面張力依下式計算，即 Lm? = iiX?? 塔頂液體平均表面張力的計算 由 tD= ℃，查手冊得 A? = mN/m B? = mN/m LDm? =? +? = mN/m 進料板液相平均表面 張力的計算 由 tF= 90℃，查手冊得 A? = mN/m B? = mN/m LFm? =? +? = mN/m 精餾段液相平均表面張力為 Lm? =(+)/2= mN/m 液相平均粘度的計算 液相平均粘度依下式計算，即 lg Lm? = lgiiX ?? 由 tD= ℃，查手冊得 A? = B? = lg LDm? =()+() 32 得 LDm? = 進料板液相平均粘度的計算 由 tF= 90℃，查手冊得 A? = B? = lg LFm? =()+() 解出 LFm? = 精餾段液相平均粘度為 Lm? =(+)/2= 精餾塔的塔體工藝尺寸計算 塔徑的計算 精餾段的汽液相體積流率為 VS= mm3600VVVM? = ?? = m3/s LS= mm3600LVLLM? = ?? = m3/s 由 umax=CV??? VL? 式中 C 由史密斯關(guān)聯(lián)圖查得，橫坐標(biāo)為 21????????VLhhVL ?? =120. 00 78 36 00 78 9. 88. 34 36 00 1. 4??? ??? ??= 取板間距 HT=，板上液層高度 hL=，則 HThL== 查圖得 C20= C=C20 .2020?????? L?= 20??????= 30萬噸 /年甲醇精餾工段的初步設(shè)計 —— 常壓精餾塔 工藝設(shè)計及分析 33 umax= = m/s 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 u==? = m/s D=uVS?4= 4 ? ??= m 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后 D= m 塔截面積為 AT= 24D? = ?? = m2 實際空塔氣速為 u= = m/s 精餾塔有效高度計算 精餾段有效高度為 Z 精 =（ N 精 1） HT=（ 10－ 1） ? = 提餾段有效高度為 Z 提 =（ N 提 1） HT=（ 13－ 1） ? = 在進料板 上方開一人孔，其高度為 1m 故精餾塔的有效高度為 Z=Z 精 + Z 提 +1=++1= m 塔高的計算 1） 塔頂空間 塔頂空間指塔內(nèi)最上層塔板與塔頂?shù)拈g距。若要安裝除沫器時，要根據(jù)除沫器的安裝要求確定塔頂間距。其值由如下因素決定； 34 ① 塔底儲液空間依儲存液量 3~8min 而定； ②再沸器的安裝方式及安裝高度； ③塔底液面至最下層塔板之間 要留 1~2m的間距。人孔的直徑一般為 450mm~600mm,其伸出塔體得筒體長為200~250mm，人孔中心距操作平臺約 800~或大于 600mm。 nP —— 人孔數(shù)； HP —— 設(shè)人孔處得板間距， m。各項計算如下， (1) 堰長 lW 取 lW==? = m (2) 溢流堰高度 hW 30萬噸 /年甲醇精餾工段的初步設(shè)計 —— 常壓精餾塔 工藝設(shè)計及分析 35 由 hW=hLhOW 選用平直堰，堰上液層高度 hOW 為 hOW= 32h ????????WLE 近似取 E=1，則 hOW= 2 / 32 . 8 4 0 . 0 0 7 8 3 6 0 011 0 0 0 1 . 4 4???? ????= m 取板上清 夜層高度 hL=60mm 故 hW=－ = m （ 3）弓形降液管寬度 Wd 和截面積 Af 由 l ? 查圖得 ?TAAf ?DWd 故 Af==? = m2 Wd=? = m 驗算液體在降液管中的停留時間，即 sL HA T . h f ??? ????? 故降液管設(shè)計合理 （ 4）降液管底隙高度 h0 h0=0Wh u`l3600L 取 u`0=則 h0= ??? ? hWh0== 故降液管底隙高度設(shè)計合理 選用凹形受液盤，深 度 70mm。 （ 2）邊緣區(qū)寬度的確定 取 WS=W`S= WC= （ 3）開孔區(qū)面積計算 Aa =2（ rxrxrx 1222 s in180??? ） 其中 )(2 )(2 ???????Sd WWDxm mWD C ????? 故 21222 i n180 ???? ?）（Aa （ 4） 篩孔計算及其排列 設(shè)計處理物系無腐蝕性，可選用 mm3?? 碳板鋼，取篩孔直徑 d0=14mm 篩孔按正三角形排列，取空中心距 t 為 t==? 14=35mm 篩孔數(shù)目 n 為 n= 22 ???t A a 開孔率為 .5% 220 ???????????????? 氣體通過閥孔的氣速為 smAV S / 00 ??? 30萬噸 /年甲醇精餾工段的初步設(shè)計 —— 常壓精餾塔 工藝設(shè)計及分析 37 篩板的 流動力學(xué)驗算 塔板壓降 （ 1）干板阻力 hC計算 hC= ????????????????LVcu ??200 由 d0/? =14/3=，查得 C= 故 hC= 2 ????????????? （ 2）氣體通過液層的