李建 化工原理课程设计 参考 - 图文(4)

李健 化工070325 甲醇-水二元筛板精馏塔设计

根据已知条件编写逐板计算程序，利用MATLAB程序进行求解，运行可得如下结果：

计算结果

精馏段理论塔板数为：9(块)

提馏段理论塔板数为：5.925611e+000(块)

共需理论塔板数为：1.492561e+001(块)

由上往下，各塔板上的液相组成： a =

Columns 1 through 11

0.9790 0.9594 0.9280 0.8779 0.3054 0.1592 0.1057 0.0586

Columns 12 through 15

0.0259 0.0098 0.0033 0.0009

由上往下，各塔板上的气相组成： b =

Columns 1 through 11

0.9911 0.9829 0.9698 0.9487 0.6690 0.5303 0.4320 0.2995

Columns 12 through 15

0.1652 0.0717 0.0259 0.0075

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0.8001 0.6838 0.9150 0.8627 0.5118 0.7845 李健 化工070325 甲醇-水二元筛板精馏塔设计

操作线上的点 平衡线上的点

（X0?0.9911） ,Y1?0.9911,Y1?0.9911） （X1?0.9790(X1?0.9790,Y2?0.9829) (X2?0.9594,Y2?0.9829)

（X2?0.9594,Y3?0.9698） （X3?0.9280,Y3?0.9698） (X3?0.9280,Y4?0.9487) (X4?0.8779,Y4?0.9487)

（X4?0.8779,Y5?0.9150） （X5?0.8001,Y5?0.9150） (X5?0.8001,Y6?0.8627) (X6?0.6838,Y6?0.8627)

（X6?0.6838,Y7?0.7845） （X7?0.5118,Y7?0.7845） (X7?0.5118,Y8?0.6690) (X8?0.3054,Y8?0.6690)

（X8?0.3054,Y9?0.5303） （X9?0.1592,Y9?0.5303） (X9?0.1592,Y10?0.4320) (X10?0.1057,Y10?0.4320)

（X10?0.1057,Y11?0.2995） ,Y11?0.2995） （X11?0.0586(X11?0.0586,Y12?0.1652) (X12?0.0259,Y12?0.1652)

（X12?0.0259,Y13?0.0717） （X13?0.0098,Y13?0.0717） (X13?0.0098,Y14?0.0259) (X14?0.0033,Y14?0.0259)

（X14?0.0033,Y15?0.0009） （X15?0.0009,Y15?0.0009）

1.1.8 M—T图解法

图解法以在y-x直角坐标中的直角阶梯法最为常用。图解法简单步骤：

1) 首先在直角坐标上作出恒压下的y-x相平衡线和对角线。

2) 在x轴上定出XD、XF、XW三点，并通过三点做垂线交对角线于a、e、b三点。 3) 借助于q线，作出精馏段和提馏段的操作线。

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4) 从点a开始在平衡线和精馏段操作线之间做梯级，当梯级跨过两段操作线交点d时，改

在相平衡线和提馏段操作线之间做梯级，直到梯级达到或跨过b点为止。 5) 梯级在相平衡线上的顶点数即为所需要的理论板数。若塔顶采用分凝器，则分凝器相当

于一块理论版，应从总梯级数中减去1；塔底再沸器是否相当于一块理论板需要看再沸器的型式，一般情况下可以看做一块理论板予以扣除。 6) 进料板相当于跨过交点d的梯级。

读图可知：精馏段理论板数9块，提馏段理论板数=6块

1.2实际板层数的确定(以逐板计算法为依据)

N精?9//0.52?18块

N提?5.9256/0.52?1?11块（不包括再沸器）NP?N精?N提?29块

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2．精馏塔操作条件计算 2.1操作压强的选择

应该根据处理物料的性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性原则。对热敏物料，一般采用减压操作，可使相对挥发度增大，利于分离，但压力减小，导致塔径增加，要使用抽空设备。对于物性无特殊要求的采用常压操作。

塔顶压力 PD?101.3?4?105.3KPa 单板压降?P?0.7KPa

进料板压力PF?105.3?0.7?18?117.9KPa 塔底压力P.3?0.7?30?126.3KPa W?105精馏段平均压力Pm?(105.3?117.9)/2?111.6KPa 提馏段平均压力Pm?(117.9?126.3)/2?244.2KPa

2.2操作温度的计算

泡点进料： XF?0.15 通过“t-x-y”图查得： 进料板温度tF?84.5℃ 塔顶温度： tD?64.7℃ 塔底温度： tW?98.8℃

精馏段平均温度tm?(84.5?64.7)/2?74.6℃

'提馏段平均温度tm?(84.5?98.8)/2?91.65℃

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2.3塔内物料平均分子量、张力、流量及密度的计算

2.3.1 密度及流量

设甲醇为a，水为b

甲醇分子量为：32.04kg/kmol (Ma)

水的分子量为：18.01 kg/kmol (Mb)

Ⅰ、精馏段

精馏段平均温度74.6℃

查t-x-y图得 xa＝0.435，ya＝0.748 查表得：?a= 738.2kg/m(按饱和液体计)，液相平均分子量：

3?b?975.05kg/m3

Ml?xaMa?(1?xa)Mb?24.11kg/kmol

气相平均分子量：

Mv?yaMa?(1?ya)Mb?28.50kg/kmol

液相密度：?L?MlMaxa?a气相密度：?S??Mbxb?822.41kg/m3

?bpmMv?1.1kg/m3（气相视为理想气体） RT液相流量： Ls?L?ML73.985?24.11??6.025?10?4m3/s

3600??L3600?822.41气相流量： VS?V?MV110.0745?28.50??0.7922m3/s

3600??V3600?1.1Ⅱ、提馏段

提馏段平均温度：91.7℃

查t-x-y图得xa?0.055,ya?0.282

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