年产20万吨甲醇低压羰基化制醋酸工业设计毕业设计（论文） 2

第五章甲醇低压羰基化制醋酸合成计算

5.2.2 塔板数的确定 1. 理论板层数NT的求取

（1）水-醋酸属于理想物系，可采用图解法求理论板层数。 由《化工工艺设计手册》查得水-醋酸的气液平衡数据如下表5-4

温度/% 100 100.3 100.6 101.3 102.1 103.1 104.4 液相 0 5.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 表5-4 水-醋酸气液平衡数据表

气相 温度/% 液相 0 105.8 60.0 3.7 107.5 70.0 7.0 110.1 80.0 13.6 113.8 90.0 20.5 115.4 95.0 28.4 118.1 100.0 37.4 气相 47.0 57.5 69.8 83.3 89.0 100.0

绘出x-y图，如图5-2

图5-2 水-醋酸气液平衡相图

（2）求最小回流比及操作回流比

采用作图法求最小回流比：在气液平衡相图中对角线上，自点e(0.848,0.848)作垂线ef，即为进料线（q线）该线与平衡线的交点坐标为：yq?0.2239 ， xq?xF?0.152 故，最小回流比为：

Rmin?xD?yqyq?xq?0.997?0.2239?10.8

0.2239?0.152取操作回流比为R?1.5Rmin?16.2 （3）精馏塔的气液相负荷

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L?RD?1203.66Kmol/hV?(R?1)D?17.2?74.3?1277.96Kmol/h

?L?L?F?1203.66?497.479?1701.139Kmol/hV??V?1277.96Kmol/h（4）操作线方程

精馏段操作线方程： LD1203.6674.3y?x?xD?x??0.997?0.94x?0.058 VV1277.961277.96提馏段操作线方程：

L?W1701.139423.2x??xw?x???3.66?10?3V?V?1277.961277.96 ?3??1.33x?1.09?10y??（5）塔顶、进料和塔底条件下纯组分的饱和蒸汽压Pi0，见表5-5

表5-5 饱和蒸汽压/KPa

塔顶 进料 80 47.379 29.42 100 101.33 58.84 塔底 110 143.31 80 温度/℃ 水 醋酸 -----------《化工工艺设计手册》P2-369;《化工原理》上，P334 平均相对挥发度：

PA047.379?1.61 塔顶： ?D?0?PB29.42101.33?1.72 58.84143.31?1.79 塔底： ?W?80进料： ?F?全塔平均相对挥发度：

?m??D??W?1.61?1.79?1.7 精馏段平均相对挥发度为：

???D??F?1.66 ?m提馏段平均相对挥发度：

????F?W?1.72?1.79?1.75 ?m（6）全塔理论板层数

由芬斯克方程式知：

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Nmin??xD??1?xWlg???1?x????xD???w??lg?m??0.997??1?3.66?10?3?????lg???????3.66?10?3???1?0.997????????1???1?21.5?1?20.5

lg1.7且

R?Rmin16.2?10.8??0.31 R?117.2由吉利兰图查得 N?Nmin?0.37

N?2解得：N?33.7（不包括再沸器） 圆整后：N?34 ? 精馏段理论板层数

??xD??1?xFlg???1?x????xD???F???lg?m????0.997??1?0.152??? lg???????????1?0.997??0.152???1???1?13.85lg1.66Nmin前已查出

N?NminN?13.85?0.37 即?0.37

N?2N?2得出：N?23.16

故进料板为从塔顶往下的第24层理论版。 ? 塔板效率

ET?0.49???L??0.245

?--塔顶与塔底平均温度下的相对挥发度

?L??塔顶与塔底平均温度下的液相粘度 查《化工工艺过程手册》P2-331得到 1T??110?80??95℃时，

2?L?HAC??0.49cp?0.49mPa?s?L(HO)?0.3cp?0.3mPa?s2则?L?y?M??yMiii0PH2O12i12i?0.051?0.3?18??(0.949?0.49?60?0.50.5)0.051?180.5?0.949?600.5?0.480PHAC?490PH?84.5562O

?84.556/49?1.72则??0PHAC即ET?0.49(??L)?0.245?0.49(1.72?0.48)?0.245?0.51

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故，塔板效率ET?0.51

ET?NTNP

NP??实际塔板数故，NP?66.7?67

精馏段塔板数：23.16/0.51?45.4?46块 提馏段塔板数：67-46?21块

5.2.3 精馏塔物性参数计算 （1） 操作压力计算

塔顶操作压力：PD?101.3?4?105.3KPa 每层塔板的压降：?P?0.8KPa

进料板压力：PF?105.3?46?0.8?142.1KPa 塔底操作压力：Pw?158.9KPa

精馏段平均压力：Pm?(105.3?142.1)/2?123.7KPa

??(142.1?158.9)/2?150.5KPa 提馏段平均压力：Pm（2）平均摩尔质量计算 塔顶平均摩尔质量计算：

由xD?y1?0.997,查平衡曲线得:x1?0.9913MVDm?0.997?18?(1?0.997)?60?18.126Kg/KmolMLDm?0.9913?18?(1?0.9913)?60?18.365Kg/Kmol

进料板平均摩尔质量计算：

由两操作线方程联立得

yF?0.20查平衡曲线得xF?0.136MVFm?0.20?18?(1?0.20)?60?51.6Kg/KmolMLFm?0.136?18?(1?0.136)?60?54.3Kg/Kmol

塔底平均摩尔质量计算：

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