第二章 设计方案
（1）精馏方式：本设计采用连续精馏操作方式。原料液连续加入精馏塔中，并连续收集产物和排出残液。其优点式集成度高，可控性好，产品质量稳定。
（2）操作压力：本设计采用常压操作，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于非热敏沸点在常温物系分离。
（3）加料状态：为气液混合物泡点进料
（4）加热方式：由于蒸汽质量不易保证，采用间接蒸汽加热。。
（5）回流比：选择回流比，主要从经济观点出发，力求使设备费用和操作费用之和最低。一般经验值为R=(1.1-2.0)Rmin。
（6）塔顶冷凝器：塔顶选用全凝器，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却之后送至储罐。
3
第三章 工艺计算
3.1精馏塔物料衡算
由设计要求数据：
因为甲醇的摩尔质量MA=32.04（kg/kmol） 水的摩尔质量MB=18.01（kg/kmol） 进料组成：
??′??30????32.04????===0.1941
30100?30??′??100???′??32.04+18.01????+????
塔顶组成：
??′??99
????32.04????===0.9823
99100?99??′??100???′??32.04+18.01????+????
塔底组成：
??′??0.2
????32.04===0.0011
0.2100?0.2??′??100???′??32.04+18.01????+????
????
(1)原料液及塔顶、塔底的平均摩尔质量
????=????????+(1?????)×(????)=0.1941×32.04+(1?0.1941)×18.01
=20.73????╱????????
????=????????+(1?????)×(????)=0.9823×32.04+(1?0.9823)×18.01
=31.79????╱????????
????=????????+(1?????)×(????)=0.0011×32.04+(1?0.0011)×18.01
=18.03????╱????????
(2)物料衡算
原料处理量：
4
??′×100060000×1000??===401.99????????╱?
???????300×24×20.73
总物料衡算：F=D+W 物料衡算：FxF=DxD+Wxw 联立解得：
D=79.07kmol╱h;W=322.92kmol╱h
(3)回收率计算
塔顶易挥发组分的回收率：
??????79.07×0.9823??===99.54%
??????401.99×0.1941塔底难挥发组分的回收率：
??=
??(1?????)322.92×(1?0.0011)
==99.57%
()()??1?????401.99×1?0.19413.2物性参数计算
(1)操作温度
利用插值法可求得tF,tD,tW
????:
tF=82.019℃
81.7?84.4?????81.7
=
20?150.1941×100?20????:
tD=64.677℃
64.5?65?????64.5
= 100?950.9823×100?100????:
tW=99.802℃ 精馏段平均温度:
96.4?100?????96.4
= 2?00.0011×100?25
??1=
提馏段平均温度:
????+????82.019+64.677
==73.35℃ 22????+????82.019+99.802
??2===90.91℃
22(2)密度计算
1????????
╱╱╱╱╱╱╱╱╱=+其中??为质量分率，??╱╱╱╱╱╱╱╱╱
????????????
混合气密度：????=
⑴精馏段 t1=73.35℃ 液相组成x1:
??????
22.4????0
75.3?73.173.35?73.1
=
40?50??1?50x1=0.4886 气相组成y1:
75.3?73.173.35?73.1
=
72.9?77.9??1?77.9y1=0.7733 所以：
????1=??????1+????(1???1)=32.04×0.4886+18.01×(1?0.4886)=24.865????╱???????? ????1=??????1+????(1???1)=32.04×0.7733+18.01×(1?0.7733)=28.859????╱????????
⑵提馏段 t2=90.91℃ 液相组成x2:
91.2?89.390.91?89.3
=
6?8??2?86
x2=0.0631 气相组成y2:
91.2?89.390.91?89.3
=
30.4?36.5??2?36.5y2=0.3133 所以：
????2=??????2+????(1???2)=32.04×0.0631+18.01×(1?0.0631)=18.895????╱???????? ????2=??????2+????(1???2)=32.04×0.3133+18.01×(1?0.3133)=22.406????╱????????
求得在t1,t2下的甲醇和水的密度（单位：kg/m3) t1=73.35℃
80?6073.35?60
= 737.4?761.1????1?761.1
ρLA1=745.2802kg╱?
80?7073.35?70
= 971.8?977.8????1?977.8ρLB1=975.79kg╱? 同理：t2=90.91℃
100?8090.91?80
=
712?737.4????2?737.4ρLA2=723.5443kg╱?
100?9090.91?90
= 958.4?965.3????2?965.3ρLB2=964.6721kg╱? 在精馏段：液相密度ρL1：
????1=
??1????0.4886×32.04
==0.63
??1????+????(1???1)0.4886×32.04+18.01×(1?0.4886)????1=
11
==816.66????╱╱
????11?????10.631?0.63+??????1+??????1745.2802975.797
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