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分离甲醇-丙醇混合液的筛板式精馏塔工艺设计课件
1.6 相关物性参数
(1)甲醇和丙醇的物理参数
物质 分子式 相对分子质量/ (g/mol) 沸点/℃ 临界温度/K 临界压力/KPa 甲醇(A) CH4O 32.0419 64.96 512.6 8.096 丙醇(B) C3H8O 60.0950 97.4 536.7 5.168
(2)甲醇、丙醇的相对密度
温度(℃) 20 40 60 80 甲醇(kg/m3) 804.8 783.5 761.1 737.4 丙醇(kg/m3) 810.1 790.6 770.2 748.4
(3)液体表面张力
温度(℃) 40 60 80 甲醇(mN/m) 19.67 17.33 15.04 丙醇(mN/m) 23.12 21.27 19.40
第二章 设计任务书
1.设计题目:
分离甲醇-丙醇混合液的筛板式精馏塔工艺设计
2.工艺条件:
生产能力:甲醇-丙醇混合液处理量3.4万吨/年
进料状况:冷液进料
原料组成:自定
分离要求:自定
3.塔板类型:筛板式精馏塔
4.生产制度:年开工300天,每天24小时连续生产
5.设计内容:
1)精馏塔的物料衡算;
2)塔板数的确定;
3)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;
4)精馏塔的塔体工艺尺寸计算;
5)塔板主要工艺尺寸的计算;
6)塔板的流体力学验算;
7)塔板负荷性能图;
8)精馏塔接管尺寸计算;
9)绘制生产工艺流程图;
10)绘制精馏塔设计条件图;
11)绘制塔板施工图(可根据实际情况选作);
12)对设计过程的评述和有关问题的讨论。
第三章 设计内容
3.1 设计方案的确定及工艺流程的说明
本设计任务为分离甲醇-丙醇混合物。对于该二元混合物的分离,应采用连续精馏过程。设计中采用冷液进料,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。塔釜采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。
3.2 全塔的物料衡算
3.2.1原料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率
甲醇和丙醇的相对摩尔质量分别为MA=32.0419 kg/kmol和MB=60.0950kg/kmol,原料含甲醇的质量百分率为22%,塔顶甲醇含量52%,塔底甲醇含量1.0%,则:
原料液含甲醇的摩尔分率:
塔顶含甲醇的摩尔分率:
塔底含甲醇的摩尔分率:
3.2.2原料液及塔顶底产品的平均摩尔质量
由3.1.1知产品中甲醇的摩尔分率,故可计算出产品的平均摩尔质量:
原料液的平均摩尔质量:
MF =32.0419×0.3460+(1-0.3460)×60.0950=50.3886(kg/kmol)
塔顶液的平均摩尔质量:
MD =32.0419×0.6702+(1-0.6702)×60.0950=41.2938(kg/kmol)
塔底液的平均摩尔质量:
MW =32.0419×0.0186+(1-0.0186)×60.0950=59.5732(kg/kmol)
3.2.3料液及塔顶底产品的摩尔流率
依题给条件:一年以300天,一天以24小时计,得:
全塔物料衡算:
进料液: F=(3.4×107)/(300×24×50.3886) kmol/h =93.7161kmol/h
总物料恒算: F=D+W
甲醇物料恒算: F×0.3460=D×0.6702+0.0186×W
联立解得: W=kmol/h
D=kmol/h
3.3 塔板数的确定
理论塔板数的求取
3.3.1平衡曲线的绘制
甲醇-丙醇的相平衡数据如下
x y t/℃ x y 0.00 0.00 64.6 56.0 0.55 0.62 0.02 0.05 64.0 55.8 0.60 0.66 0.05 0.11 63.0 55.6 0.65 0.69 0.10 0.20 61.6 55.5 0.70 0.73 0.15 0.27 60.5 55.4 0.75 0.76 0.20 0.34 59.5 55.4 0.80 0.80 0.25 0.39 58.7 55.4 0.80 0.80 0.30 0.43 58.1 55.4 0.85 0.84 0.35 0.48 57.4 55.6 0.90 0.89 0.40 0.51 56.9 55.8 0.95 0.94 0.45 0.55 56.5 56.0 0.98 0.98 0.50 0.59 56.2 56.1 1.00 1.00
3.3.2操作回流比的确定
做t-x-y图:
有图知:塔底温度tw=64℃
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