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甲醇精餾塔化工原理課程設計-文庫吧

2025-12-19 02:51 本頁面

【正文】蒸餾過程按操作方式的不同，分為連續蒸餾和間歇蒸餾兩種流程。連續蒸餾具有生產能力大，產品質量穩定等優點，工業生產中以連續蒸餾為主。間歇蒸餾具有操作靈活、適應性強等優點，但適合于小規模、多品種或多組分物系的初步分離。故分離苯甲苯混合物體系應采用連續精餾過程。蒸餾是通過物料在塔內的多次部分氣化與多次部分冷凝實現分離的，熱量自塔釜輸入，由冷凝器和冷卻劑中的冷卻介質將余熱帶走。塔頂冷凝裝置可采用全凝器、分凝器全凝器兩種不同的設置。工業上以采用全凝器為主，以便準確控制回流比。（1）篩板塔設計是在有關工藝計算已完成的基礎上進行的。對于氣、液恒摩爾流的塔段，只需任選其中一塊塔板進行設計，并可將該設計結果用于此塔段中。例如，全塔最上面一段塔段，通常選上面第一塊塔板進行設計；全塔最下面一段塔段，通常選最下面一塊塔板進行設計。這樣計算便于查取氣液相物性數據。（2）若不同塔段的塔板結構差別不大，可考慮采用同一塔徑，若不同塔段塔板的篩孔數、空心距與篩孔直徑之比t/d0可能有差異。對篩孔少、塔徑大的塔段，為減少進塔壁處液體“短路”，可在近塔壁處設置擋板。只有當不同塔段的塔徑相差較大時才考慮采用不同塔徑，即異徑塔。3. 篩板塔的設計程序（1）選定塔板液流形式、板間距 HT、溢流堰長與塔徑之比lw/D、降液管形式及泛點百分率。（2）塔徑計算。（3）塔板版面布置設計及降液管設計。（4）塔板操作情況的校核計算——作負荷性能圖及確定確定操作點。三．設計計算書泡點進料時，塔的操作易于控制，不受環境影響。飽和液體進料時進料溫度不受季節、氣溫變化和前段工序波動的影響，塔的操作比較容易控制。此外，泡點進料，提餾段和精餾段塔徑大致相同，在設備制造上比較方便。冷液進塔雖可減少理論板數，使塔高降低，但精餾釜及提餾段塔徑增大，有不利之處。所以根據設計要求，泡點進料，q＝1。精餾塔的設計中多在塔底加一個再沸器以采用間接蒸汽加熱以保證塔內有足夠的熱量供應；由于甲醇水體系中，甲醇是輕組分由塔頂冷凝器冷凝得到，水為重組分由塔底排出。所以本設計應采用再沸器提供熱量，采用3kgf/cm2（溫度130℃）間接水蒸汽加熱。（R）的選擇實際操作的R必須大于Rmin，但并無上限限制。選定操作R時應考慮，隨R選值的增大，塔板數減少，設備投資減少，但因塔內氣、液流量L，V，L’，V’增加，勢必使蒸餾釜加熱量及冷凝器冷卻量增大，耗能增大，既操作費用增大。若R值過大，即氣液流量過大，則要求塔徑增大，設備投資也隨之有所增大。其設備投資操作費用與回流比之間的關系如下圖所示。總費用最低點對應的R值稱為最佳回流比。設計時應根據技術經濟核算確定最佳R值，常用的適宜R值范圍為：R＝（～2）Rmin。本設計經簡單核算后，選用：R＝。塔頂冷凝水的選擇采用深井水，溫度t＝12℃（摩爾分數）的甲醇水混合液經過預熱器，預熱到泡點進料。進入精餾塔后分離，塔頂蒸汽冷凝后有一部分作為產品（），一部分回流再進入塔中，塔底殘留液給再沸器加熱后，進入塔中，.簡略流程圖如下：已知進料量F＝180kmol/h，進料組成XF＝，進料q＝1設計要求：XD＝，=衡算方程： q線方程XF＝ q＝1q線方程為：X＝使用軟件作平衡線和q線如下圖所示：由q線方程和平衡線方程交點確定Xe=，Ye= Rmin和R的確定精餾段操作線方程 D＝＝精餾段： L＝RD＝ V＝（R＋1）D＝提餾段： L’＝L＋qF＝+180= V’＝V－（1－q）F＝V＝提餾段操作線方程：Y1=XD= 開始作圖得可得板共15塊不足其中第11塊板為進料板精餾段共10塊理論板(從上往下數,不包括再沸器) 由txy圖作圖可得塔頂 XD= tD=℃塔底 XW= tW=℃進料板 XF= tF=℃進料板上一板： X= t=℃進料板下一板： X= t=℃則塔平均溫度精餾段平均溫度提餾段平均溫度汽化焓KJ/mol溫度/℃塔頂塔釜進料板甲醇352633245834445水423814084041900塔頂（冷凝器）放熱塔底（再沸器）吸熱在實際塔板上，氣液兩相并未達到平衡，這種氣液兩相間傳質的不完善程度用塔板效率來表示，在設計計算中多采用總板效率求出實際塔板數。總板效率確定得是否合理，對設計的塔在建成后能否滿足生產的要求有重要的意義。而總板效率與物系物性、塔板結構和操作條件密切相關。由于影響的因素多而復雜，很難找到各種因素之間的定量關系，一般可采用下面的方法來確定總板效率。時查得純流體物性粘度 xyt/℃ 用內插法: 查精餾操作總板效率圖得 ET=N精=10/=25N提=≈13(包括再沸器)NP＝N精+N提＝25+13=38塊4 . 塔的工藝條件及物性數據計算應該根據處理物料的性質，兼顧技術上的可行性和經濟上的合理性原則。對熱敏物料，一般采用減壓操作，可使相對揮發度增大，利于分離，但壓力減小，導致塔徑增加，要使用抽空設備。對于物性無特殊要求的采用常壓操作

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