化工原理课程设计—甲醇和水筛板精馏塔分离

设计计算 <一>设计方案的确定 本设计任务为分离甲醇-水混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预加热器至泡点后送入精馏塔内。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。该物系属易分离系，最小回流比，故操作回流比取最小回流比的2 倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 <二>精馏塔的物料衡算 1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 甲醇的摩尔质量 M 甲醇=32.04kg/ kmol 水的摩尔质量 M 水=18.02kg/kmol XF=0.432.04=0.2730.40.6+32.0418.02 XD=0.999732.04=0.99470.99970.0003+32.0418.02 XW=0.00532.04=0.0028180.0050.995+32.0418.02 2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 MF=0.273×32.04+（1—0.273）×18.02=21.85kg/kmol MD=0.9947×32.04+(1—0.9947）×18.02=31.96kg/kmol MW=0.002818×32.04+(1—0.002818)×18.02=18.06kg/kmol 3、物料衡算 原料处理量：F=2 10000000 =115.573302421.85kmol/h 总物料衡算：F=D+W 115.57=D+W 甲醇物料衡算：FXF=DXD+WXW 115.57×0.273=D×0.9947+W×0.002818 联立解得 D=31.48kmol/h w=84.09kmol/h <三>塔板数的确定 1、理论板数的求取 ①由 y=1+( -1)xx及甲醇—水在不同温度下的汽—液平衡组成 温度 液相 气相 a 温度 液相 气相 a 92.9 0.0531 0.2834 7.05 81.6 0.2083 0.6273 6.4 90.3 0.0767 0.4001 8.03 80.2 0.2319 0.6485 6.11 88.9 0.0926 0.4353 7.55 78 0.2818 0.6775 5.35 86.6 0.1257 0.4831 6.5 77.8 0.2909 0.6801 5.18 85 0.1315 0.5455 7.93 76.7 0.3333 0.6918 4.49 83.2 0.1674 0.5586 6.29 76.2 0.3513 0.7347 5.11 82.3 0.1818 0.5775 6.15 73.8 0.462 0.7756 4.02 72.7 0.5292 0.7971 3.49 68 0.7701 0.8962 2.57 71.3 0.5937 0.8183 3.08 66.9 0.8741 0.9194 1.64 70 0.6849 0.8492 2.59 am=1919......3.2.1aaaa=4.83 得到相平衡方程 y=4.83=1+( -1)x 1+3.83xxx 因为泡点进料，所以q=1 且Xq=XF=0.273 且q 点过相平衡线 则yq=4.83=0.6451+3.83qqxx=0.645 Rmin=Dqqqxyyx=0.94 取操作回流比 m i n2 . 01 . 8 8RR 2、求精馏塔的气液相负荷  RDL1.88×31.48=59.18kmol/h V=...