分离甲醇-丙醇混合液的筛板式精馏塔工艺设计.doc

1.6 相关物性参数 （1）甲醇和丙醇的物理参数 物质 分子式 相对分子质量/ （g/mol） 沸点/℃ 临界温度/K 临界压力/KPa 甲醇（A） CH4O 32.0419 64.96 512.6 8.096 丙醇（B） C3H8O 60.0950 97.4 536.7 5.168 （2）甲醇、丙醇的相对密度 温度（℃） 20 40 60 80 甲醇（kg/m3） 804.8 783.5 761.1 737.4 丙醇（kg/m3） 810.1 790.6 770.2 748.4 （3）液体表面张力 温度（℃） 40 60 80 甲醇(mN/m) 19.67 17.33 15.04 丙醇(mN/m) 23.12 21.27 19.40 第二章 设计任务书 1.设计题目： 分离甲醇-丙醇混合液的筛板式精馏塔工艺设计 2.工艺条件： 生产能力：甲醇-丙醇混合液处理量3.4万吨/年 进料状况：冷液进料 原料组成：自定 分离要求：自定 3.塔板类型：筛板式精馏塔 4.生产制度：年开工300天，每天24小时连续生产 5.设计内容： 1）精馏塔的物料衡算； 2）塔板数的确定； 3)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 4)精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5)塔板主要工艺尺寸的计算； 6)塔板的流体力学验算； 7)塔板负荷性能图； 8)精馏塔接管尺寸计算； 9)绘制生产工艺流程图； 10)绘制精馏塔设计条件图； 11)绘制塔板施工图（可根据实际情况选作）； 12)对设计过程的评述和有关问题的讨论。 第三章 设计内容 3.1 设计方案的确定及工艺流程的说明 本设计任务为分离甲醇-丙醇混合物。对于该二元混合物的分离，应采用连续精馏过程。设计中采用冷液进料，塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，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后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 3.2 全塔的物料衡算 3.2.1原料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 甲醇和丙醇的相对摩尔质量分别为MA=32.0419 kg/kmol和MB=60.0950kg/kmol，原料含甲醇的质量百分率为22%，塔顶甲醇含量52%，塔底甲醇含量1.0%，则： 原料液含甲醇的摩尔分率： 塔顶含甲醇的摩尔分率： 塔底含甲醇的摩尔分率： 3.2.2原料液及塔顶底产品的平均摩尔质量 由3.1.1知产品中甲醇的摩尔分率，故可计算出产品的平均摩尔质量： 原料液的平均摩尔质量： MF ＝32.0419×0.3460＋(1－0.3460)×60.0950＝50.3886（kg/kmol） 塔顶液的平均摩尔质量： MD ＝32.0419×0.6702＋(1－0.6702)×60.0950＝41.2938（kg/kmol） 塔底液的平均摩尔质量： MW ＝32.0419×0.0186＋(1－0.0186)×60.0950＝59.5732（kg/kmol） 3.2.3料液及塔顶底产品的摩尔流率 依题给条件：一年以300天，一天以24小时计，得： 全塔物料衡算： 进料液： F=(3.4×107)/(300×24×50.3886) kmol/h =93.7161kmol/h 总物料恒算： F=D+W 甲醇物料恒算： F×0.3460=D×0.6702+0.0186×W 联立解得： W＝kmol/h D＝kmol/h 3.3 塔板数的确定 理论塔板数的求取 3.3.1平衡曲线的绘制 甲醇-丙醇的相平衡数据如下 x y t/℃ x y 0.00 0.00 64.6 56.0 0.55 0.62 0.02 0.05 64.0 55.8 0.60 0.66 0.05 0.11 63.0 55.6 0.65 0.69 0.10 0.20 61.6 55.5 0.70 0.73 0.15 0.27 60.5 55.4 0.75 0.76 0.20 0.34 59.5 55.4 0.80 0.80 0.25 0.39 58.7 55.4 0.80 0.80 0.30 0.43 58.1 55.4 0.85 0.84 0.35 0.48 57.4 55.6 0.90 0.89 0.40 0.51 56.9 55.8 0.95 0.94 0.45 0.55 56.5 56.0 0.98 0.98 0.50 0.59 56.2 56.1 1.00 1.00 3.3.2操作回流比的确定 做t-x-y图： 有图知：塔底温度tw=64℃