甲醇乙醇的精餾x

1、甲醇乙醇的精餾1.2流程的說明及方案的確定1.2.1流程的說明liiJIIIl=J首先，甲醇和乙醇的原料混合物進入原料 罐，在里面停留一定的時間之后，通過泵進入原 料預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到泡點溫度，然 后，原料從進料口進入到精餾塔中。因為被加熱 到泡點，混合物中既有氣相混合物，又有液相混 合物，這時候原料混合物就分開了，氣相混合物 在精餾塔中上升，而液相混合物在精餾塔中下 降。氣相混合物上升到塔頂上方的冷凝器中，這 些氣相混合物被降溫到泡點，其中的液態(tài)部分進 入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中，停留一定的時間然后進 入甲醇的儲罐，而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾 塔中，這個過程就叫做回流。液相混合物就從塔

2、 底一部分進入到塔底產(chǎn)品冷卻器中，一部分進入 再沸器，在再沸器中被加熱到泡點溫度重新回到 精餾塔。塔里的混合物不斷重復(fù)前面所說的過 程，而進料口不斷有新鮮原料的加入。最終，完 成甲醇和乙醇的分離。liiJIIIl=J1.2.2設(shè)計方案的確定操作壓力精餾操作可在常壓，加壓，減壓下進行。應(yīng)該根據(jù)處理物料的性能和設(shè)計總原則來確定操 作壓力。例如對于熱敏感物料，可采用減壓操作。 本次設(shè)計甲醇和乙醇為一般物料因此，采用常壓 操作。進料狀況進料狀態(tài)有五種：過冷液，飽和液，氣液混 合物，飽和氣，過熱氣。但在實際操作中一般將 物料預(yù)熱到泡點或近泡點，才送入塔內(nèi)。這樣塔 的操作比較容易控制。不受季節(jié)氣溫的影響，

3、此 外泡點進料精餾段與提餾段的塔徑相同，在設(shè)計 和制造上也叫方便。本次設(shè)計采用泡點進料，即 q=1。加熱方式三 三 的濃度應(yīng)較低，因而塔板數(shù)稍微有增加。但對有 些物系。當殘液中易揮發(fā)組分濃度低時，溶液的=i相對揮發(fā)度大，容易分離故所增加的塔板數(shù)并不 多，此時采用間接蒸汽加熱是合適的。=i冷卻方式 塔頂?shù)睦鋮s方式通常水冷卻，應(yīng)盡量使用循環(huán)水。如果要求的冷卻溫度較低。可考慮使用冷 卻鹽水來冷卻。熱能利用精餾過程的特性是重復(fù)進行氣化和冷凝。因 此，熱效率很低，可采用一些改進措施來提高熱 效率。因此，根據(jù)上述設(shè)計方案的討論及設(shè)計任 務(wù)書的要求，本設(shè)計采用常壓操作，泡點進料， 間接蒸汽加熱以及水冷的冷卻

4、方式，適當考慮熱 能利用。二塔的工藝設(shè)計精餾所進行的是氣、液兩相之間的傳質(zhì)，而作為氣、液兩相傳質(zhì)用的塔設(shè) 備首先必須要能使氣、液兩相得到充分接觸，以達到較高的傳質(zhì)效率。塔設(shè)備 設(shè)計要具備下列各種基本要求：1、氣、液處理量大，即當生產(chǎn)能力大時，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶，攔液或 液泛等破壞操作的現(xiàn)象。2、操作穩(wěn)定，彈性大，即當塔設(shè)備的氣、液負荷有較大范圍的變動，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進行穩(wěn)定操作，并應(yīng)保證長期連續(xù)操作所必須具有的可靠 性。3、流體流動的阻力少，可降低操作費用。4、結(jié)構(gòu)簡單，材料耗用量小，制造和安裝容易。5、耐腐蝕和不易堵塞，方便操作，調(diào)節(jié)和檢修。6、塔內(nèi)的滯留量要小。3.2物料衡算

5、3.2.1原始數(shù)據(jù)表31原始液：甲醇和乙醇的混合物原料液處理量28000t/y (1y=300d * 24 h/d)原料液（含甲醇）46% （質(zhì)量分數(shù)）原料液溫度25C塔頂產(chǎn)品（含甲醇）96% （質(zhì)量爾分數(shù)）塔底殘液（含甲醇）0.5% （質(zhì)量分數(shù)）回流比RTf熱損失Q1=5%Qb熱源條件5kg/cm23.2.2查閱文獻，整理有關(guān)物性數(shù)據(jù)表32甲醇和乙醇的物理性質(zhì)相密沸比熱黏導(dǎo)熱表分對點容度數(shù)面名分度(10(20C(20(20張稱子 式子 質(zhì)(20C)1.3 kP)Kg/(kC) mPC)/(mo 、力b xio 3kg / m 3a)g.C)a.s.C)(20CC)N/m甲醇（A）電。H32.

6、0479164.72.4950.60.21222.6乙醇（B）。CC)N/m甲醇（A）電。H32.0479164.72.4950.60.21222.6乙醇（B）。2凡H46.0778978.32.3951.150.17222.81.料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分數(shù)原料組成：xm)= =0.5505F 46/32.0454/46.07,、=1 - 0.5505= 0.4495F(B)96餾出液組成：廣 瑚？=0.9719(H)96432.04 46.07X2(B) = 1 - 0.9719 = 0.0281X)=1 - 0.0072= 0.99283.2.3物料衡算0.5釜出液組成X”=云左 =0

7、.007232.04 46.07DmW2=28000X1000 x96%已知。=張竺1 t-M128000X1000X4%總物料衡算t-M2280X24X32.04F=D+W=128.6177+W=128.6177 kmol/h280X24X46.07易揮發(fā)組分物料衡算 0.9719 128.6177+0.0072W= 0.5505 F聯(lián)立以上二式得:F=228.3768kmol/hW=99.7591kmol/hF228.3768kmol/h*F0.5505D128.6177 kmol/hXd0.9719W99.7591kmol/h%0.00723.2.4塔溫確定由于各操作階段的甲醇和乙醇的質(zhì)

8、量百分含量已確定，所以根據(jù)甲醇和乙 醇的質(zhì)量百分含量，利用表中數(shù)據(jù)用內(nèi)插值法求得各組分的溫度。表34塔溫溫度相對揮發(fā)度塔頂甲醇的摩爾分數(shù)：褊=0.9719tD = 65.3Ca = 1.74985進料甲醇的摩爾分數(shù)：& =0.5505tF = 66.9C （泡點溫度）a= 1.7379塔底甲醇的摩爾分數(shù)：% = 0.0072碎=77.2笆a = 1.66723.2.5 q值的計算假設(shè)為泡點進料，則q = 1。3.1塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.1精餾塔塔徑的計算1.查得有關(guān)甲醇與乙醇的安托因方程:甲醇：得：lg P。= 7.879 - 1473.1 at + 230.0乙醇：得：lg P。= 8.045

9、 - 1554,3 bt + 222.65將P。，P。代入P。x + P。x = P進行試差,求塔頂、進料板、及塔釜的壓力和溫度:ABA AB B1）塔頂：P1 :=101.3 + 0.7 = 102kPa, % = xd = 0.9789, 試差得 t = 62.1E2）進料板位置：11精餾段實際板層數(shù)：N精=10/ 55.07%久18每層塔板壓降：AP = 0.7kPa進料板壓力：PF = 101.3+0.7 18=113.9kPa，七=xF =0.6080,試差得 tF3提餾段實際板層數(shù)：* 3818=20塔釜壓力：Pw = 101.3+0.7；37 = 127.2kPa塔釜：七=% =

10、 0.0426,試差得殊=79.5匚求得精餾段及提餾段的平均壓力及溫度：精餾段：tm = 耳匕=64.75 CP = PD + PF = 108 kPa m 2提餾段：t,m =tw + +f = 73.5 Cp, = PW + PF = 120.5 kPa m 2平均摩爾質(zhì)量的計算：塔頂：MVDm = 0.9789X32.04+(1-0.9789)x 46.07=32.34kg/kmolMLDm = 0.9645X32.04+(10.9645)x 46.07= 32.54kg/kmol進料板：MVFm = 0.7272x32.04+(10.7272)x 46.07=35.88 kg/kmol

11、MLFm=0.6095X32.04+(10.6095)x 46.07=37.52 kg/kmol塔釜：MVWm = 0.0468X32.04+(10.0468)x 46.07=45.41 kg/kmolMLWm = 0.0279x32.04+(10.0279)x 46.07=45.69 kg/kmol精餾段平均摩爾質(zhì)量:MVm=膈；m = 34.11kg/kmolMLm=MLDmM LFm =35.03kg/kmol提餾段平均摩爾質(zhì)量：Mm=J: mm = 40.65 kg/kmolM，=LFmM LWm =41.60 kg/kmol Lm 2平均密度的計算：1）汽相平均密度計算：PVm =舞

12、精餾段汽相平均密度:Pvm= %、5 =108： Z11：、= L311kg/m3vmRT 8.314 X (273.15 + 64.75)提餾段汽相平均密度：P=生必 Vm提餾段汽相平均密度：P=生必 Vmim RT,120.5 x 40.658.314 x (273.15 + 73.5)=1.70Okg/m32)液相平均密度計算：土 = Z當Pl Pi塔頂：Pa = 749.25 kg/m3, pB = 750.11 kg/m3得：PlM 朱=0.9774925 + 0.03750 11 = 749-29 kg/m3進料板：Pa = 746.4kg/m3, pB = 747.4 kg/m3

13、得：1p =LFm W.4 3Pa Pb7-i得：1p =LFm W.4 3Pa Pb.746.4+ . 747.4塔釜:Pa = 733.5kg/m3，塔釜:Pa = 733.5kg/m3，得：_1LWm= w,4 bPa pb精餾段液相平均密度：Pl尸LLpB = 735.04 kg/m31 = 734.97 kg/m30.03+ 0.97g733.5+735.04749.29 + 746.88=748.085 kg/m3提餾段液相平均密度：P* =1 Lm2734.97 + 746.88=740.925 kg/m3液體平均表面張力計算液體平均表面張力按下式計算: 塔頂：J】=62.1T，

14、由化工原理（第三版，化學工業(yè)出版社，陳敏恒）附錄氣=18.35mN/m，aB = 18.40mN/m得：aLDm= x1aA+（1-孔）bB=.9645X18.35+（1-0.9645）x 18.40 = 18.35進料板：tF = 67.4 匚，查手冊：烏=17.86mN/m，弓=18.00mN/m得：aLFm= xFaA+(1-xF)b=0.628X17.86+(1-0.628)x 18.00= 17.91 mN/m塔釜：tW =79.5C，查附錄：aA=16.80mN/m，aB = 17.18mN/m得：氣Wm= xF氣+(1-xFb =0.0426x16.80+(1-0.0426)x

15、17.18= 17.16mN/m精餾段液體表面平均張力：aLm =氣Dm； LFm = i8.13mN/m 提餾段液體表面平均張力：氣m = wm； g =17.55 mN/m液體平均黏度計算：液體平均黏度按下式計算：lgNLm =脆四七塔頂：t1 = 621C查由化工原理（第三版，化學工業(yè)出版社，陳敏恒）附錄/ 0.315 mPa- s,B = 0.520 mPa- s得：切m= 1七的匕=0.32mPa- s進料板：tF= 67.46查附錄：/ 0.305 mPa- s, %= 0.485 mPa-s得：LFm= 1七的匕=0.34mPa- s塔釜：tw= 79.5C，查附錄：匕=0.25

16、6 mPa- s,七=0.394 mPa- s得：wm= 1xilgi = 0.38mPa- s精餾段液體平均黏度：/= 0.33 mPa-sL提餾段液體平均黏度：瞄 =0.36 mPa-s氣液相體積流率計算精餾段汽相體積流率:液相體積流率：Ls =V = VMvm = 1.566m3 精餾段汽相體積流率:液相體積流率：Ls =成/m= 0.00216m3 /s36PLm提餾段汽相體積流率：V1 = U im= 1.439m3/ss3600pVmL M液相體積流率：L =4 = 000385m3/ss3600pLmC由下式計算：C C由下式計算：C = 。號加塔徑的確定，需求g = Cm ,PvmC2。由Smith圖查取。取板間距Ht = 0,45m ,板上液層高度hi= 0,05 m，則廣hL = 0.45 - 0.05 = 0.40m(1)段塔徑的確定圖的橫坐標料曾/2 =釜|(普5 =0.032,查皿th圖:Smith 圖C2o由Smith圖查取。取板間距氣=45m ,板上液層高度廣-05m，則丑廣勾=。.45 - 0.05 = 0.40m(2)段塔徑的確定圖的橫坐標崔曾=參年詈加=0.033,圖的橫坐標崔曾=參年詈加=0.