10、辅助设备的计算及选型 ....................................................... 27 10.1 原料贮罐 ....................................................................... 27 10.2 产品贮罐 ......................................................................... 27 10.3 原料预热器 ..................................................................... 28 10.4 塔顶全凝器 ..................................................................... 30 10.5 塔底再沸器 ..................................................................... 31 10.6 产品冷凝器 ..................................................................... 32 10.7 精馏塔 .............................................................................. 33
甲醇-水溶液精馏
10.8管径的设计 ........................................................................ 33 10.9泵的计算及选型 ............................................................... 35 11参考文献….
………………………………………37
12 对设计过程的评述和有关问题的讨论 ............................................... 38 13 主要符号说明 .......................................................................................... 38
甲醇-水溶液精馏
摘要
目前，我国的甲醇市场随着国际市场的原油价格在变化，总体的趋势是走高。随着原油价格的进一步提升，作为有机化工基础原料——甲醇的价格还会稳步提高。国内又有一批甲醇项目在筹建。这样，选择最好的工艺利设备，同时选用最合适的操作方法就成为投资者关注的重点。
1 设计方案的确定
本设计任务为分离甲醇－水混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分加回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
甲醇-水溶液精馏
2 精馏塔的物料衡算
2.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 甲醇的摩尔质量 M
A
=32.04kg/kmol 水的摩尔质量
MB
=18.02kg/kmol
x0.42/32.04
F 0.42/32.04 0.58/18.02
0.289 x0.92/32.04D 0.92/32.04 0.08/18.02
0.886
x0.01/32.04W
0.01/32.04 0.99/18.02
0.00565
2.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量
MF
=0.289 32.04+(1-0.289) 18.02=22.07kg/kmol M
D
=0.886 32.04+(1-0.886) 18.02=30.16kg/kmol MW
=0.00565 32.04+(1-0.00565) 18.02=18.10kg/kmol
2.3 物料衡算
4.4 107
F80000
249.207kmol/h
总物料衡算 249.207=D+W 苯物料衡算
249.207 0.289 0.886D 0.0056W5
联立解得 D=82.07kmol/h W=167.13kmol/h
甲醇-水溶液精馏
3 塔板数的确定 3.1 理论板层数NT的求取 3.1.1 相对挥发度的求取 由 2 表1
(1 xA)yAxA(1 yA)
，再根据表1[1]数据可得到不同温度下的挥发度，见表
甲醇-水溶液精馏
表2
所以 m
1 2 15 4.45
3.1.2 求最小回流比及操作回流比 泡点进料
yq
xq xF 0.324
4.45 0.289
0.644
mxF
1 ( m 1)xF
1 (4.45 1) 0.289
故最小回流比为
Rmin=
xD yqyq xq
=
4.45 0.2891 (4.45 1) 0.289
0.6253
取操作回流比为
R=2Rmin=2 0.6253=1.251
甲醇-水溶液精馏
3.1.3 求精馏塔的气、液相负荷
L=RD=1.251 82.07=102.67kmol/h
V=(R+1)D=2.251 82.07=184.74kmol
/h
L' =L+F=102.67+184.74=287.41kmol/h
V'=V=184.74kmol
/h
3.1.4 求操作线方程 精馏段操作线方程为
yRD.251n 1=
R 1
xn+
xR 1
=
12.251
x1n+
1.251
=0.566xn+0.396 （a）
提馏段操作线方程
'y
'W.13m 1
LV
'
xm
V
'
xW
287.41184.74
xm
167184.74
0.00565
1.556xm 0.00511
（b）
3.1.5 采用逐板法求理论板层数 由 y xq
q
1 ( 1x 得x
y
q)
( 1)y
将
=4.45 代入得相平衡方程
x
y
( 1)y
y4.45 3.45y
（c）
联立（a）、（b）、（c）式，可自上而下逐板计算所需理论板数。因塔
顶为全凝
甲醇-水溶液精馏
则y1
xD 0.866
由（c）式求得第一块板下降液体组成
x1
y1
4.45 3.45y
0.866
4.45 3.45 0.866
0.592
利用（a）式计算第二块板上升蒸汽组成为
y2 0.556x1 0.385 0.714
xF
交替使用式（a）和式（c）直到xn直到xn
xW
，然后改用提馏段操作线方程，
为止，
计算结果见表3。 表3
精馏塔的理论塔板数为 进料板位置
NF 3
NT
=8（包括再沸器）
甲醇-水溶液精馏
3.2 实际板层数的求取 3.2.1 液相的平均粘度
进料黏度：根据表1，用内插法求得tF 77.9 C
查手册[2]得 A 0.287mPa s
B 0.367mPa s
lg LF 0.289lg(0.284) 0.696lg(0.367) 求得 LF
0.346mPa s
塔顶物料黏度：用内插法求得tD 65.7 c
，
查手册[2]得 A
0.325mPa s
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