甲醇—水连续精馏筛板塔的设计

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1、《化工原理》课程设计设计题目年产3万5千吨甲醇精馏塔的设计学生姓名指导老师学院化学化工学院专业班级制药2003级4班完成时间2005年11月甲醇生产过程精馏塔的设计1甲醇－水连续精馏塔设计条件（１）生产能力：35000吨/年，年开工7200小时（２）料液组成：甲醇含量30%（质量分数）（３）采用间接蒸汽加热（４）采用泡点进料（５）塔顶馏出液甲醇含量98%（质量分数）（６）塔顶易挥发组分99%（质量分数）（７）塔顶压强1.05atm（绝对压强）（８）单板压降≤70Kpa液柱（９）加热蒸气压力：0.5Mpa（表压）２主要使用数据表1甲醇水溶液汽液

2、相平衡数据（摩尔）xyxyxy0.000.0000.150.5170.700.8700.020.1340.200.5790.800.9150.040.2340.300.6650.900.9580.060.3040.400.7290.950.9790.080.3650.500.7791.001.0000.100.4180.600.825  ３设计方案的确定本设计任务为甲醇的精馏。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回流至塔内，其

3、余部分经产品冷凝器冷却后送至储罐。该物系属易挥发物系，最小回流比较小，塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。4主要工艺计算4.1原料及塔顶、塔底产品的摩尔分率xF==0.194xD=0.965xw=0.0024图1精溜塔工艺流程图4.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量MF=0.194×32.04+(1-0.194)×18.02=20.74kg/kmolMD=0.965×32.04+0.035×18.02=31.55kg/kmolMW=0.0024×46+(1-0.0024)×18.02=18.10kg/kmol4.3物料衡算原料

4、处理量F=kg/kmol总物料衡算F=D+W又∵xF=0.194xD=0.965由得D=46.65kmol/h代入上式得：W=F-D=187.73kmol/h甲醇物料衡算F×xF=xD×D+W×xwxw=0.00244.4塔板数的确定1理论塔板层数Nt的求取可利用图解法求理论板层数①由手册查得水-甲醇物系的气液平衡数据，绘出x-y图，见图2。②求最小回流比及操作回流比。采用作图法求最小回流比。在图（二）中对角线上，自点（0.194，0.194）作垂线即为进料线，该线与平衡线的交点坐标为yq=0.574xq=0.194故最小回流比为Rmin=取

5、操作回流比为R=2Rmin=2×0976=1.9524.4.1操作线方程求精馏塔的气液相负荷L=RD=1.952×46.65=91.06kmol/hV=(R+1)D=2.952×46.65=137.71kmol/hL＇=L+F=91.68+234.38=325.44kmol/hV＇=V=137.71kmol/h精馏段操作线方程：提留段操作线方程：4.4.2理论塔板数的确定作出两条操作线，并用M.T法求出理论板数：NT=10.5精馏段：NT=6提馏段：NT=4.5，由图可知第7块为进料板图2理论塔板数示意图4.4.3塔板效率和实际塔板数由查图可

6、知当xD=0.965时，TD=65.76℃当xw=0.0024时，Tw=99.64℃平均温度：tm=（65.76+99.64）/2=82.7℃当t=82.7℃时，求得，pA=199.25kPa而求得，pB=52.794kPaa=pA/pB=199.25/52.794=3.774求得a=3.72当进料液黏度在82.7时μL=xFμA+(1-xA)μB=0.194×0.48+（1-0.194）×0.3447=0.37095aμL=1.4000用O`connell法ET=0.49×(aμL)-0.245=0.45实际板NP=块精馏段实际层数N精=6

7、/0.45=13块提馏段实际层数N提=4.5/0.45=10块4.5物性数据计算4.5.1平均分子量4.5.1.1塔顶xD=y1=0.965,查平衡曲线x1=0.916气相MVDM=0.965×32.04+0.035×18.02=31.55㎏/kmol液相MJDM=0.916×32.04+0.084×18.02=30.86㎏/kmol4.5.1.2进料板由图可知，xF=0.120yF=0.460气相MVDM=0.46×32.04+(1-0.46)×18.02=24.47㎏/kmol液相MLDM=0.12×32.04+(1-0.12)×18.0

8、2=19.70㎏/kmol4.5.1.3精馏段气相MVFM=0.5×(31.55+24.47)=28.01㎏/kmol液相MLFM=0.5×(30.86+19.70