分离水甲醇混合物设计方案

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1、分离水甲醇混合物设计方案一、设计方案的确定本设计任务为分离水-甲醇混合物。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，将原料液通过预热加热器至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。二、物料衡算1.原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分数水的摩尔质量MA=18kg/mol甲醇的摩尔质量MB=32kg/mol则可知：XF=(0.6/32)/（0.6/32+0.4/18）＝0

2、.458　　XD=(0.98/32)/(0.98/32+0.02/18)=0.964原料的处理量：F=25×106/(330×24)=3157kg/h=3157/(0.458×32+0.542×18)=129根据回收率：η=XD×D/(XF×F)=0.98则有：D=60由总物料衡算：以及:容易得出：W=69XW=0.014三.塔板数的确定1.理论塔板数NT的求取水-甲醇属理想物系，可采用图解法求理论板层。由手册查的水-甲醇物系的气液平衡数据，绘出X-Y图甲醇-水汽液平衡数据：xYXyxy0.000.0000.150.5170.700.8700.020.1340.200.

3、5790.800.9150.040.2340.300.6650.900.9580.060.3040.400.7290.950.9790.080.3650.500.7791.001.0000.100.4180.600.825最小回流比及其操作回流比的求解：=0.570,=0.194=(0.982-0.570/(0.570-0.194)=1.096取操作回流比为=1.81.096=1.97求精馏塔的气.液相负荷。=1.97×60=118.2V=(R+1)×D=178.2L′=L+F=118.2+129=247.2V′=V=178.22.精馏段、提馏段操作线方程精馏段操作线：

4、yn+1=0.66xn+0.33提馏段操作线：y′m+1=1.4xm′-0.00543.图解法求理论板层数总理论板层数NT=10(包括再沸器)进料板位置NF=54.实际板层数的求取精馏段实际板层数N精=5/0.6=8提馏段实际板层数N提=5/0.6=8四.精馏塔的工艺条件及有关物性数据数据1.操作压力计算塔顶操作压力PD=101.3+0.7=102KPa每层塔板压降△p=0.7KPa进料板压力PF=102+0.7×8=107.6精馏段平均压力Pm=(107.6+102)/2=104.82.操作温度计算查表可得安托尼系数ABCMin～MaxH2O7.074061657.4

5、6227.0210～168CH3OH7.197361574.99238.23-16～91H2O的安托尼方程：CH3OH的安托尼方程：甲醇的tB℃由泡点方程试差可得当℃时同理可求出℃时℃时所以塔顶温度℃进料板温度℃塔釜温度℃精馏段平均温度℃提馏段平均温度℃3.(1)平均摩尔质量计算由y1=XD=0.964查平衡曲线得XD=0.956MVDm=0.964×32+(1-0.964)×18=31.54MLDm=0.956×32+(1-0.956)×18=31.42(2)进料板平均摩尔质量计算由yF=0.75查平衡曲线得XF=0.458MVFm=0.75×32+(1-0.75)×

6、18=19.50MVFm=0.458×32+(1-0.458)×18=24.41(3)精馏段平均摩尔质量计算MVm=(31.54+19.50)/2=25.52MLm=(31.42+24.41)/2=27.9154.平均密度计算(1)气相平均密度计算由理想气体状态方程计算，即ρVm=PmMVM/RTm=104.8×25.52/[8.314×(76.1+273.15)]=0.92(2)液相平均密度计算液相平均密度依下式计算，即1/ρLm=∑αi/ρi塔顶液相平均密度的计算：由℃,查手册得ρA=812.7kg/m3,ρB=807.9g/m3ρLDm=1/(0.96/812.7

7、+0.04/807.9)=812.5进料板液相平均密度的计算：由℃时,查手册得ρA=793.1ρB=790.8进料板液相的质量分数为αA=0.3888*78.11/(0.388*78.11+0.612*92.13)=0.350ρLFm=1/(0.35/793.1+0.65/790.8)=791.6精馏段液相平均密度为ρLm=(812.5+791.6)/2=802.15.液体平均黏度计算液相平均黏度依下式计算，即lguLm=∑xilgμi塔顶液相平均黏度的计算:由℃,查手册得μAμBlgμLFm解出精馏段液相平均黏度为五.精馏塔的塔体工艺尺