化工原理课程设计-甲醇水分离板式精馏塔的设计精选.doc

化工原理课程设计 题 目 醇—水分离板式精馏塔系 （院） 化学与化工系 专 业 化学工程与工艺 班 级 200级班 学生姓名 学 号 指导教师 职 称 讲师 二〇一年 十 月 十 日 水的摩尔质量 原料液 塔顶 塔底产品 3.1.2平均摩尔质量 原料液 塔顶 塔底产品 3.1.3 物料衡算 进料流量 全塔物料衡算 轻组分 式中 F—原料液流量，kmol/h D—流出液流量，kmol/h W—釜残液流量，kmol/h XF—原料液中易挥发组分的摩尔分数 XD—流出液中易挥发组分的摩尔分数 XW—釜残液中易挥发组分的摩尔分数 馏出液流量 釜液流量 3.1.4 回收率 甲醇的回收率 水的回收率 3.2塔板数的确定 3.2.1理论板层数N的求取 3.2.1.1 最小回流比及操作回流比计算 表3-1甲醇—水气、液平衡组成（摩尔）与温度关系 温度/℃ 液相 气相 温度/℃ 液相 气相 温度/℃ 液相 气相 100 0 0 84.4 0.15 0.517 69.3 0.70 0.870 96.4 0.02 0.134 81.7 0.20 0.579 67.6 0.80 0.915 93.5 0.04 0.234 78.0 0.30 0.665 66.0 0.90 0.958 91.2 0.06 0.304 75.3 0.40 0.729 65.0 0.95 0.979 89.3 0.08 0.365 73.1 0.50 0.779 64.5 1.0 1.0 87.7 0.10 0.418 71.2 0.60 0.825 由上表数据（贾绍义,柴诚敬主编《化工原理课程设计》天津:天津大学出版社，2002）作甲醇-水的t-x-y图如下图3-1所示： 图3-1甲醇的t-x(y)相图 当时，由图3-1甲醇的t-x(y)相图，可查得溶液的泡点温度为 T泡=84.5℃ 查得泡点温度下甲醇的汽化热1046.88KJ/Kg,水的汽化热2500.0KJ/Kg 所以 平均温度T=52.25℃ 原料液的比热容CP=76.59KJ/(Kmol. ℃) 所以q线方程为y=9.772x -1.323 根据进料线方程确定最小回流比如下图3-2所示： 图3-2最小回流比的确定 由上图可以看出q线与平衡线的交点标为（0.195/0.577） 故 取 故精馏段操作线方程 式中 R—回流比 3.2.1.2液负荷的计算 3.2.1.3 图解法求塔板数 图3-3理论与塔板数的图解求法 由上图可以看出总理论板数N=11(包含再沸器)，精馏段理论板数为5块,其中第6块板为加料板。 3.2.2实际板层数的求取 根据气液平衡线方程 得 所以 =4.36 根据塔顶，塔底液相组成查图得，塔的平均温度 ℃ 该温度下的进料相的平均黏度： 已知mP.s mP.s 代入上式得： 采用O’connell法， 解得： 则有 块 块 总板效率的求取一般两种方法： 1.经验数据 2.采用O’connell法， 适用范围：，板上液流长度≤1m. --塔顶和塔底平均温度下的相对挥发度； --塔顶和塔底平均温度下的粘度。 3.3 精馏塔有关物性数据的计算 物性数据数据的查取和估算对于工艺设计计算非常重要，精馏塔设计中主要的物性数据包括啊：密度、粘度、比热容、汽化潜热和表面张力。 3.3.1 操作压力计算(影响气相密度，进而影响Vs→D→塔板结构参数) 取塔顶表压为0Kpa。 塔顶操作压力 每层塔板压降 ，一般0.4-0.7kPa，浮阀塔板的压降为0.265—0.53kPa，筛板的小于浮阀塔板，泡罩的大于浮阀塔板。 进料板压力 塔底操作压力 精馏段平均压力 提馏段平均压力 3.3.2 操作温度计算 利用表3-1中数据由拉格朗日插值可求得、、。 进料口： , =84.5℃ 塔顶：，=65.09℃ 塔釜：，=98.48℃ 精馏段平均温度 ℃ 提馏段平均温度 ℃ 3.3.3 平均摩尔质量计算 根据图3-3查得：塔顶 kg/kmol kg/kmol 进料处 kg/kmol kg/kmol 塔底 3.3.3.1 精馏段的平均摩尔质量 kg/kmol kg/kmol 3.3.3.2 提馏段平均摩尔质量 kg/kmol kg/kmol 3.3.4 平均密度计算 求得在与下甲醇与水的密度。不同温度下甲醇和水的密度（姚玉英《化工原理（上）》P360-361页附录二十）见表3-2。 表3-2不同温度下甲醇和水的密度 温度/℃ (kg/