化工原理课程设计任务书-甲醇—水连续填料精馏塔.docx

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1、化工原理课程设计说明书设计题目：甲醇一水连续填料精馆塔设计者：专业：学号：指导老师：2007年7月13日一、设计任务书1二、设计的方案介绍1三、工艺流程图及其简洁说明2四、操作条件及精斓塔工艺计算4五、精端塔工艺条件及有关物性的计算14六、精储塔塔体工艺尺寸计算19七、附属设备及主要附件的选型计算23八、参考文献26九、甲醇一水精端塔设计条件图一、设计任务书甲醇散堆填料精馆塔设计:加热方式分为干脆蒸汽和间接蒸汽加热。间接蒸汽加热是通过再沸器使釜液部分汽化，维持原来的浓度，重新再进入塔底。使上升蒸汽与回流下来的冷液再进行热质交换。这样削减了理坨极数，从而降低了成本，但是也存在着增加加热装置的缺点

2、。绘台考虑以上两方面因素，本设计选用间接蒸汽加热。四、操作条件及精陷塔工艺计算：本设计任务是分别甲醉水的混合物。对于二元混合物的分别，应采纳连续精燔流程。设计中采纳泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精描塔内。塔顶上升蒸汽采纳全凝器冷凝,冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分冷却后送至储埴。回法.比设定为最小回演.比的2倍。塔釜采纳间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储埴。(一)物料衡算1、原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率甲砰的摩尔质量：Ma=32kg/kmo1.水的摩尔质量：Mb=18kg/kmo1.xf,=4I.3%,Xd=98.5%,XS=O.05%(均为质量比)XF=(xf,M

3、a)xf7Ma+(1-xfMB=(41.3/32)/(41.3/32+58.7/18)=28.35%XD=(XD/Ma)/xd,/Ma(1xd)/Mb=(98.5/32)/(98.5/32+1.5/18)=97.36%Xw=(xw*ZMa)/Xw,/Ma+(1xw)/Mb=(0.05/32)/(0.05/32+99.95/18)=O.028%2、原料液及塔顶，塔底产品的平均摩尔质量Mh=28.35%32+71.65%18=21.969kgkmo1.M=97.36%32+2.64%18=31.63kg/kmo1.Mw=O.O28%32+99.972%18=18.891kg/kmo1.3、物料衡算

4、原料处理量：F=12000ty=(121067200)21.969=75.86kmoVh总物料衡算：75.86=D+W甲醇物料衡算：75.8628.35%=D97.36%+WXO.028%得D=22.074kmo1.hW=53.786kmo1.h表一塔顶、塔底、进料液的物料数据塔塔xd,=98.5%xd=97.36%Mi=21.969kgkmo1.F=75.86kmo1.,h进料液xf,=41.3%XF=28.35%Md=31.63kg/kmo1.D=22.074kmo1./h塔底xw,=0.05%Xw=0.028%Mw=18.89IkgZkmoIW=53.786kmo1.h（二）理论塔板数的

5、确定甲醇一水属于志向物系，可采纳以下三种方法求解理论塔板数：1、拟合和平衡曲线后逐板计算法在IOUkpa的总压下,甲醇和水的混合物系的x-y图是设立在汽液平衡数据下，表示的是不同温度下互成平衡的汽液两相组成y与X的关系。对于志向物系.汽相组成y恒大于液相组成X,因此相平衡线位于y=x对用线上方。平衡线儡高对角线越远，表示该溶液越简洁分别。假如已知甲呼和水的混合物系的汽液平衡关系，即汽液平衡数据，则居开理论板的互成平衡、落度相等的汽液两相组成yn与Xn之间的关系就可以确定.若知道由该板下降的液体组成Xn及由它的下一层塔板上升的汽相组成yz之间的关系，从而塔内各板的汽液相组成可逐板予以确定，从而便

6、可以求得在指定分别条件下的理论板层数。(1)由手哥查出甲醇一水汽液和平衡数据，拟合出相平衡方程及作出x-y图，表二甲醉一水汽液相平衡数据川汽和中甲温度液和中甲醇汽和中甲醇温度液相中甲醇弯的库尔C的摩尔分分的摩尔分数1/的摩尔分数分数1000O78.140.29420.665899.41O.I70.012576.520.35240.704499.250.00350.025075.340.40210.734197.800.01230.088974.220.45430.759597.350.01410.097573.210.50220.785396.920.01980.121471.950.5628

7、0.812395.820.02580.158970.900.62430.835095.06().03300.188269.150.71730.877394.130.03570.214568.070.78980.909892.24().05250.274667.570.82310.922590.0()0.07400.356067.170.84260.930088.570.08720.395066.900.85740.938586.930.10790.440066.890.87200.942285.370.12890.477665.980.91850.963883.380.16350.537065

8、.730.92950.968281.950.19120.572465.710.93800.971280.250.23270.616264.680.98850.994779.060.26840.648364.65II由于是低压，汽相可视为志向汽体，液相为非志向溶液，汽液平衡关系式为pyi=xipi，且有y+y,2=1.二元体系的WiKOn方程为：In=In(X+2x2)+x:12(x+i2X2)-21(x2+2x)In2=In(x2+2x1)x2(x+2x2)21(X2+2X1)1An=(V：/V)ex-(g2-g)/(RT)2=(VV)exp-(g2i-g22)(RT)以下做一个示例计算求解汽

9、液相平衡数据：以XW=O.0225%作为初始点，须要试差求解，谩T=372.95K,带入公式求得:ps=3.521Ix1.O5Pa,V1=44.8553cm3mo1.侬=1.0059x1.OSPa,V2=18.8329cmno1.2=0.2959,21=1.4()76,=2.2463,2=1.(XX)y=0.0019,y2=0.9956,由于y+y2=0.9975,可以近似看成符合试差的要求可得到y=0.0()19/0.9975=0.0019,Ti=372.95K故用此方法不需甲葬一水汽液和平带数据即可结合逐板计算法得出理论塔，且比利用某一套汽液和平衡数据来进行计算，结果更牢费。计算过程略。同

10、理，和平衡和操作线的交替运用，逐板计算法得到精燔段6块塔板，提陶段5块，共I1.块塔板(不包含再沸黔)，第5块塔板进料。与利用和平桥数掘进行的逐板计算法，结果基本一样。3、图解法(由于精确性比技低，故略。)4、汽液平衡数据的热力学一样性检险采纳Hcrington举荐的回历方法检脍表二列出的敢掘的热力学一样性依据Yi=pyi/(ipi4),先求得各个温度下的p?值，然后列出下表表三利用热力学检脸汽液平衡数据有关数据列表X1.In(2)X1.In(2)O.I70.750.5022-0.0880.00350.7330.6243-0.2730.02580.6930.7173-0.3570.05250.

11、6370.8231-0.4640.10790.5630.9185-0.5530.19120.4020.9380-0.6120.29420.2140.9885-0.6390.40210.048积分得出两个阴影部分面枳：A=O.15663,B=-0.18622I=1.In(12)dx=A+B=0.0296=,1.In(1,2)dx=A-B=0.3428D=(1.Z)X1.oo=8.63J=150/Tm=150x(100-64.7)/(64.68+273.15)=15.675其中：两组分沸点是Tm体系最低沸点，K150闰历常敷Dp%=2523kpa将以上数据代入泡点方程：x=(101.325-25.

12、23)/(104.07-25.23)=0.965=x可得：S=65.19C(2)塔釜温度tw(内插法)液相中甲够汽相中甲够温度1/的摩尔分数的摩尔分数1000O(WXw=(M)OO225/99.41O.I70.0125(来源自表二)可得：(0-0.0017)/(00.000225)=(I(X)-99.41)/(I(X)-Iw)tw=99.930C(3)塔进料温度If温度taC液相中甲碑汽相中甲醉1、塔顶条件下的流量及物性参数=98%,xd=0.965,M1.Q=MV1.=31.51.kg/kmo1.,D=9.786kmo1./h,D=30836kgh,t=65.190C(1)汽相密度：pv=(Mv22.4)(T)=(31.5122.4)(273.15/(273.15+65.655)J=1.134kgm(2)液相密度：d=65.I90C,查常用溶剂相对密度表可得：p.M=735kgms表七不同温度下水的密度法度t0C密度p/(kgm,)60983.2tD=65.19oCP*70977.78内插法求斛(977.78-983.2)/(977.78-p)=(70-60)/(70-65.19)可得p,=980.135kg/n131，PU)=XD,/p+(1xd)/P*,P1.D=740.74kg11(3)液相拈度：tD65.19aC,查有机化合物液体拈度表