精品完整版甲醇水溶液精馏工艺设计Word文档下载推荐.docx
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y
100
0.00
75.3
0.40
0.729
96.4
0.02
0.134
73.1
0.50
0.779
93.5
0.04
0.234
71.2
0.60
0.825
91.2
0.06
0.304
69.3
0.70
0.870
89.3
0.08
0.365
67.6
0.80
0.915
87.7
0.10
0.418
66.0
0.90
0.958
84.4
0.15
0.517
65.0
0.95
0.979
81.7
0.20
0.579
64.5
1.00
78.0
0.30
0.665
表2
挥发度
7.582
78
4.632
7.332
75.3
4.035
6.843
73.1
3.525
6.610
3.143
6.464
69.3
2.868
6.066
2.691
5.501
66
2.534
所以
3.1.2求最小回流比及操作回流比
泡点进料
故最小回流比为
==
取操作回流比为
R=2=20.6253=1.251
3.1.3求精馏塔的气、液相负荷
3.1.4求操作线方程
精馏段操作线方程为
=+=+
=0.566+0.396（a）
提馏段操作线方程
（b）
3.1.5采用逐板法求理论板层数
由得
将=4.45代入得相平衡方程
（c）
联立（a）、（b）、（c）式，可自上而下逐板计算所需理论板数。
因塔顶为全凝
则
由（c）式求得第一块板下降液体组成
利用（a）式计算第二块板上升蒸汽组成为
交替使用式（a）和式（c）直到，然后改用提馏段操作线方程，直到为止，
计算结果见表3。
表3
板号
1
2
3
4
5
6
7
8
0.866
0.714
0.585
0.519
0.369
0.175
0.0685
0.019
0.592
0.360
0.241≤xF
0.195
0.116
0.046
0.0156
0.00437≤xW
精馏塔的理论塔板数为=8（包括再沸器）
进料板位置
3.2实际板层数的求取
3.2.1液相的平均粘度
进料黏度：
根据表1，用内插法求得
查手册[2]得
求得
塔顶物料黏度：
用内插法求得，
求得
塔釜物料黏度：
查手册得
精馏段液相平均黏度：
提馏段液相平均黏度：
3.2.2精馏段和提馏段的相对挥发度
根据表2，用内插法求得
则精馏段的平均挥发度
提馏段的平均挥发度
3.2.3全塔效率ET和实际塔板数
全塔效率可用奥尔康公式：
计算
所以精馏段
提馏段
精馏段实际板层数块
提馏段实际板层数块
4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算
4.1操作压力的计算
塔顶操作压力
每层塔板压降
进料板压力
精馏段平均压力
4.2操作温度计算
依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中甲醇、水的饱和蒸气压由安托尼方程计算。
计算结果如下：
塔顶温度
进料板温度
精馏段平均温度
4.3平均摩尔质量计算
塔顶平均摩尔质量计算
由，
进料板平均摩尔质量计算
精馏段平均摩尔质量
4.4平均密度计算
4.4.1气相平均密度计算
由理想气体状态方程计算，即
4.4.2液相平均密度计算
液相平均密度依下式计算，即
塔顶液相平均密度的计算
由，查手册[2]得
进料板液相平均密度的计算
由，查手册得
进料板液相的质量分率
精馏段液相平均密度为
4.5液体平均表面张力的计算
液相平均表面张力依下式计算，即
塔顶液相平均表面张力的计算
进料板液相平均表面张力为
精馏段液相平均表面张力为
4.6液体平均粘度
计算见3.2.1
精馏段液相平均黏度
5精馏塔的塔体工艺尺寸计算
5.1塔径的计算
精馏段的气、液相体积流率为
由式中的C由式计算，其中由史密斯关联图查取，图的横坐标为
取板间距，板上液层高度，则
查史密斯关联图[3]得=0.072
取安全系数为0.8，则空塔气速为
按标准塔径圆整后为D=1.0m
塔截面积为
实际空塔气速为
5.2精馏塔有效高度的计算
精馏段有效高度为
提馏段有效高度为
在进料板上方开一人孔，其高度为：
0.8m
故精馏塔的有效高度为
6塔板主要工艺尺寸的计算
6.1溢流装置计算
因塔径D＝1.0m，可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。
各项计算如下：
6.1.1堰长
取
6.1.2溢流堰高度
由
选用平直堰，堰上液层高度由式
近似取E=1，则
取板上清液层高度
故
6.1.3弓形降液管宽度和截面积
由/D=0.80
查弓形降液管的参数图[3]，得
依式验算液体在降液管中停留时间，即
故降液管设计合理。
6.1.4降液管底隙高度
取
则
故降液管底隙高度设计合理。
选用凹形受液盘，深度。
6.2塔板布置
6.2.1塔板的分块
因，故塔板采用分块板。
查塔板分块表得，塔板分为3块。
6.2.2边缘区宽度确定
Ws=0.063Wc=0.035
6.2.3开孔区面积计算
开孔区面积按式计算
其中
6.2.4筛孔计算及排列
本设计所处理的物系无腐蚀性，可选用碳钢板，取利孔直径
筛孔按正三角形排列，取孔中心距t为
筛孔数目n为
个
开孔率为
气体通过阀孔的气速为
7塔板的流体力学验算
7.1塔板压降
7.1.1干板阻力计算
干板阻力由式计算
由，查干筛孔得流量系数图[3]得，
故液柱
7.1.2气体通过液层的阻力计算
气体通过液层的阻力由式计算
查充气系数关联图，得0.59。
液柱
7.1.3液体表面张力的阻力计算
液体表面张力的阻力可按式计算，即
液柱
气体通过没层塔板的液柱高度可按下式计算，即
液柱
气体通过每层塔板的压降为
（设计允许值）
7.2液面落差
对于筛板塔，液面落差很小，且塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。
7.3液沫夹带
液沫夹带量由下式计算，即
故在本设计中液沫夹带量在允许范围内。
7.4漏液
对筛板塔，漏液点气速可由下式计算，即
实际孔速
稳定系数为
故在本设计中无明显液漏。
7.5液泛
为防止塔内发生液泛，降液管内液层高度应服从下式的关系，即
甲醇—水物系属一般物系，取，则
=0.5（0.40+0.5416）=0.2271
而
板上不设进口堰，可由下式计算，即
故在本设计中不会发生液泛现象。
8塔板负荷性能图
8.1漏液线
由=
=
得4.4
=
整理得
在操作数据内，任取几个值，依上式计算出值，计算结果见表4
表4
，0.00020.00060.0030.005
，0.5590.51750.55820.5819
由上表数据即可作出漏液线
（1）
8.2液沫夹带线
以=0.1kg液/kg气为限，求关系如下
由
=0.05416
整理得=
在操作范围内，任取几个值，依上式计算出值，计算结果见表5
表5
，1.59571.54781.37051.2612
由上表数据即可作出液沫夹带线
（2）
8.3液相负荷下限线
对于平直堰，取堰上液层高度=0.005m作为最小液体负荷标准。
由式得
取E=1，则
据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线（3）
8.4液相负荷上限线
以=4s作为液体在降液管中停留时间的下限，由得
据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线（4）
8.5液泛线
令
联立得
忽略，将与，与，与的关系式代入上式，并整理得
式中
将有关的数据代入，得
在操作范围内，任取几个值，依上式计算出值，计算结果列于表6
表6
，3.3773.35723.25373.146
由上表数据即可作出液泛线（5）
根据以上各线方程，可作出筛板塔的负荷性能图，如图所示
.
在负荷性能图上，作出操作点A，连接OA，即作出操作线，由图可看出，该筛板的操作上限为液泛控制，下限为液漏控制，由上图查得
故操作弹性为
9筛板塔设计计算结果
所设计筛板塔的主要结果汇总于表7
表7
序号
项目
数值
平均温度，℃
71.8
平均压力，
103.05
气相流量，
1.414
液相流量，
0.00819
实际塔板数
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