浮阀精馏课程设计

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1、化工原理课程设计任务书一设计题目：浮浮阀式连续精馏塔及其主要附属设备设计二工艺条件生产能力：38000吨/年年工作日：300天原料组成：48%甲醇，52%水（质量分数，下同）产品组成：馏出液97%甲醇，釜液1.5%甲醇操作压力：塔顶压强为常压进料温度：泡点进料状态：泡点加热方式：直接蒸汽加热回流比：自选三设计内容1确定精馏装置流程;2工艺参数的确定基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。3主要设备的工艺尺寸计算板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。4流体力学计算流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。5主要附属设备设计计算及选型3.2物

2、系相平衡数据a.基本物性数据组分分子式分子量沸点熔点水H2O18.015373.15K273.15K甲醇CH3OH32.040337.85K176.15Kb.常压下甲醇和水的气液平衡表(t—x—y)txytxy1000077.829.0968.0192.95.3128.3476.733.3369.1890.37.6740.0176.235.1369.183188.99.2643.5373.846.2077.5686.612.5748.3172.752.9279.7185.013.1554.5571.359.3781.8383.216.7455.8570.068.4984.9282.318

3、.1857.7568.085.6289.6281.620.8362.7366.987.4191.9480.223.1964.8564.710010078.028.1867.75xyxyxy0.000.0000.150.5170.700.8700.020.1340.200.5790.800.9150.040.2340.300.6650.900.9580.060.3040.400.7290.950.9790.080.3650.500.7791.001.0000.100.4180.600.825确定回流比:根据甲醇—水气液平衡组成表和相对挥发度公式，求得：算得相对挥发度α=4.45，平衡线方程

4、为：y==4.45x/(1+3.45x)因为泡点进料所以xe=Xf=0.342代入上式得ye=0.698因此：Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)31=(0.948-0.698)/(0.698-0.342)=0.70取操作回流比为：R=1.8Rmin=1.8×0.70=1.26精馏塔的物料衡算⑴原料液及其塔顶、塔底产品的摩尔分率甲醇的摩尔质量为：32.04kg/kmol水的摩尔质量为：18.01kg/kmolxf=(0.48/32.04)/(0.48/32.04+0.52/18.01)=0.342xd=(0.97/32.04)/(0.97/32.04+0.03/18.01)=0.94

5、8xw=(0.015/32.04)/(0.015/32.04+0.985/18.01)=0.0085⑵原料液及其塔顶与塔底产品的平均摩尔质量Mf=32.04×0.342+18.01×(1-0.342)=22.81kg/molMd=32.04×0.948+18.01×(1-0.948)=31.31kg/mol则可知：原料的处理量：F=/(300×24×22.81)=231.38kmol/h由总物料衡算：S+F=D+W，xw=0.0085，以及:F×xf=xd×D+W×xw，S=(R+1)D;W=L’=L+qF=RD+qF其中q=1，泡点进料容易得出：W=333.118kmol/h，D=80

6、.489kmol/h,S=182.227kmol/h3.4理论板数NT的计算以及实际板数的确定精馏塔的气、液相负荷L=R×D=1.264×80.489=101.728kmol/hV=(R+1)×D=2.264×80.489=182.227kmol/hL’=L+F=96.468+231.38=333.118kmol/hV’=V=182.227kmol/h精馏段、提馏段操作线方程精馏段操作线：y=L/V×x+D/V×xd=96.468/172.788×x+80.489/172.788×0.948=0.558x+0.419提馏段操作线：y’=W/S×x’－W/S×xw=333.118/182.

7、227x’-333.118/182.227×0.0085=1.828x’-0.0155图解法求理论塔板层数31理论塔板数图解得NT=9层，其中精馏段理论板数为5层，提留段理论板数为3层,第6层为加料板。实际塔板数的计算实际塔板数Np=NT/ET1）总板效率ET的计算根据汽液平衡表,由内插法求得塔顶温度tLD,tVD,塔釜温度tw∵(5.31-0.85)/(5.31-0)=(92.9-tw)/(92.9-100)解得：tw=98.86