陈博年产1万吨甲醇精馏工段设计

表3.11 精馏系统能量衡算总表

Table 3.11 distillation system energy balance sheet total

项目

物流 进料

带入热量kJ/h

回流 加热 合计 塔顶出料

带出热量kJ/h

塔釜出料 热损失 合计

预塔 360970.77 126349.08 533326.31 1020646.16 508722.63 460891.12 51032.31 1020646.16

加压塔 579071.66 622197.32 3590055.36 4791324.34 2916101.69 554514.43 239566.22 4791324.34

常压塔 1238211.08 267807.27 38202543.09 4427824.13 4054051.54 152381.38 221391.21 4427824.13

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4 常压精馏塔设计

已知： （1）要求精甲醇的纯度为质量分数99.95% （2）操作条件为： 塔顶压力：0.01×106Pa 塔底压力：0.07×106Pa 塔顶温度：65℃ 塔底温度：105℃ 回流液温度：40℃ 进料温度：70℃

4.1 基础数据

（1）常压塔进料的液相中甲醇的含量：

13014.32?3/5×100%＝0.6962≈0.70

11216.1查表[1]得到对应汽相中甲醇的含量为87.18%。

87.18/32原料液中甲醇的摩尔分数：Yf＝＝0.793

87.18/32?12.82/1899.95/32精甲醇中甲醇的摩尔分数：Yd＝＝0.999

99.95/32?0.05/185/32残液中甲醇的摩尔分数：Yw＝＝0.029

5/32?95/187802.09/32进料液相中甲醇的摩尔分数：Xf＝＝0.562

7802.09/32?3414.23/1899.95/32精甲醇中甲醇的摩尔分数：Xd＝＝0.9991

99.95/32?0.05/18残液中甲醇的摩尔分数： Xw＝

71.62?99.95%/32＝0.012

71.62?99.95%/32?(3481.73?71.62?99.95%)/18进料液的平均摩尔质量：

Mf＝XfM甲醇＋（1－Xf=）M水＝0.562×32＋（1－0.562）×18＝25.89kg/kmol 同理可求得：

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馏出液的平均摩尔质量：Md＝31.99kg/kmol 釜残液的平均摩尔质量：Mw＝18.17kg/kmol （2）操作温度和压力

精馏段 平均温度：1/2×（70＋65）＝67.5℃

入口压力（表压）：（0.07×106－0.01×106）×69/85＋0.01×106＝58.71 kPa 平均压力（表压）：1/2(58.71×103＋10×103) ＝34.35kPa 提馏段 平均温度：1/2(70＋105) ＝87.5℃

平均压力（表压）：1/2(58.71×103＋70×103) ＝64.36kPa

4.2 塔板数的计算

4.2.1处理能力 F＝

11216.1G＝＝43.172kmol/h

25.98Mf精馏段物料量[12]： D精＝F×

Xf?XwXd?Xw＝43.172×

0.562?0.012＝24.06kmol/h

0.999?0.012提馏段物料量： W提＝F×

Xd?XfXd?Xw＝43.172×

0.999?0.562＝19.12kmol/h

0.999?0.0124.2.2最小理论板数Nm 先求平均挥发度：

查数据手册得到以下数据：甲醇的饱和蒸汽压[1]，105℃时为425.68kPa 70℃时为132.8kPa 水的饱和蒸汽压[11]，105℃时为122.30kPa 70℃时为31.16kPa

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由公式???PCH3OH[12]

P?H2O得：

132.8?4.262 31.16425.68?3.481 105℃时，??122.30 70℃时，??平均挥发度：???105?70?3.481?4.262?3.85 已知：Xd＝0.999,Xw＝0.012; 根据芬斯克公式[12]：

??Xd??1?Xwlg???1?X?????d??Xw??Nm?lg???0.999??1?0.012????lg?????1?0.999??0.012?????????????8.40块

lg3.854.2.3最小回流比 各组分见下表

表4.1 各组分参数列表

Table 4.1 lists the parameters of each component

组分 甲醇 水

进料组成Xi,F

0.562 0.438

釜液组成Xi,D

0.012 0.988

?i

3.481 4.262

根据恩德伍公式[10]计算：

?ijXFi?1?q ?i?1?ij??nRmin???ijXDi?1

?ij??因为：进料是饱和的液相

所以：q＝1

3.481?0.5624.262?0.438??0 则有：

3.481??4.262??求得：??3.881

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