陈博年产1万吨甲醇精馏工段设计

那么Rmin?3.481?0.0124.262?0.998??1?10.92?1?9.92

3.481?3.8814.262?3.881取操作回流比R＝1.5Rmin＝1.5×9.92＝14.88 那么有：

R?Rmin14.88?9.92??0.312 R?114.88?14.2.4进料位置

适宜的进料位置：

Nmin,D?XD1?XF10.9991?0.562lg(?)?1?lg(?)?1?3.5块 lg?D1?XDXFlg4.3481?0.0010.5621圆整后取：Nmin,D?4块

4.2.5实际理论板数 根据

R?Rmin?0.312 R?1N?Nm?0.38

N?2查吉利兰图得到：其中Nm?8.40

解得：N＝14.77块

4.2.6全塔效率的估算

全塔平均温度为：1/2×（105＋65）＝85℃

在温度85℃下查得[13]水的粘度：?水?0.3355?10-3Pa?s 在温度85℃下查得甲醇[1]的粘度：?甲醇?0.265?10-3Pa?s 则：???甲醇Xf??水 （1?Xf） ＝0.265×10-3×0.562＋0.3355×10-3×0.438 ＝0.296×10-3 Pa?s

全塔效率为[12]：ET?0.49(??)?0.245?0.49?1?47.37%

(3.88?0.296)0.245- 30 -

所以，实际进料板：4/47.37%＝8.44块，圆整后取9块

实际板数为：14.77/47.37%＝31.28块，圆整后取32块

本设计采用32块，主要原因：①原料液粗甲醇不是简单的甲醇和水的混合物，还有与甲醇相对挥发度较小的组分；②选用的塔板数较多可以减小塔径，但一定会造成塔高过高，对塔的制造成本较高，操作的成本也会较高。

4.3 精馏段与提馏段的体积流量

4.3.1精馏段

已知精馏段的数据如下表4.2

表4.2 精馏段数据

Table 4.2 rectifying section data

所处位置 质量分数 摩尔分数 摩尔质量kg/kmol

温度℃

进料板 xf＝0.6956 yf＝0.872 Xf ＝0.562 Yf ＝0.793 MLf ＝25.89 MVf＝29.10

70

塔顶（第一板） xl＝0.9998 yl＝0.9995 Xl ＝0.999 Yl ＝0.999 MLD＝31.99 MVD＝31.99

65

液相平均摩尔质量：M＝

MLf?MLD2??25.89?31.99?28.94kg/kmol

2液相的平均温度：tm?tf?tD270?65?67.5℃ 2在平均温度67.5℃下查工具书得到：?水?979.20kg/m3 ,?甲醇?752.21kg/m3 那么液相的平均密度为：

xf?xl21?Lm?xLm?甲醇?1?xLm?水

而其中的xLm??0.6956?0.9998?0.8476

2所以，?Lm?779.76kg/m3

- 31 -

那么精馏段的液相负荷为：L＝RD＝14.88×240.57＝3579.68kmol/h

Ln?LM?Lm?3579.68?28.94?132.86m3/h

779.76MVf?MVD2?29.10?31.99?30.545kg/kmol

2汽相平均摩尔质量为：M?若气体为理想气体，那均温67.5℃下，均压135.675×103 kPa下：

?水?PM135.675?18??0.86kg/m3 RT8.3145?(273.15?67.5)PM135.675?32??1.53kg/m3 RT8.3145?(273.15?67.5)?甲醇?汽相密度为：

1?Vm?xVm?甲醇?1?xVm?水

其中的平均质量分数为xLm?所以有?Vm?1.46kg/m3

0.872?0.9995?0.9358

2那么精馏段的汽相负荷为：V＝(R＋1)D＝15.88×240.57＝3820.25kmol/h Vn＝

VM?Vm?3820.25?30.545?78315.13m3/h

1.46精馏段的负荷情况列表4.3

表4.3 精馏段的汽液相负荷表

Table 4.3 Table vapor-liquid load rectifying section 名称

平均摩尔质量kg/kmol 平均密度kg/m3 体积流量m3/h

液相 28.94 779.79 132.86

汽相 30.545 1.46 78315.13

4.3.2提馏段

先整理提馏段的数据于表4.4

- 32 -

表4.4 提馏段数据

Table 4.4 stripping section data

所处位置 质量分数 摩尔分数 摩尔质量kg/kmol

温度℃

进料板 xf＝0.6956 yf＝0.872 Xf ＝0.562 Yf ＝0.793 MLf ＝25.89 MVf＝29.10

70

塔釜 xl＝0.0005 yl＝0.05 Xl ＝0.005 Yl ＝0.029 MLw＝18.18 Mvw＝18.41

105

液相平均摩尔质量：M＝

MLf?MLW2??25.89?18.17?22.03kg/kmol

2液相平均温度为：tm?tf?tD270?105?87.5℃ 2在平均温度87.5℃下查工具书得到：?水?967.00kg/m3[11]，?甲醇?727.88kg/m3[1] 液相平均密度为：

1?Lm?xLm?甲醇?1?xLm?水?

0.6956?0.0005?0.3481

2其中的平均质量分数：xLm?所以，?Lm?872.47kg/m3

xf?xl2提馏段的液相负荷L?L?F?3579.68?431.72?4011.4kmol/h Lm?LM?Lm?4011.4?22.03?101.29m3/h

872.47?29.10?18.41?23.755kg/kmol

2汽相平均摩尔质量：M?MVf?MVl2若气体为理想气体，在平均温度87.5℃下，平均压力为135.685×103kPa下：

?水?PM165.685?18??0.995kg/m3 RT8.3145?(273.15?87.5)- 33 -