【二甲醚生产的精馏塔相关参数计算3300字】

二甲醚生产的精馏塔相关参数计算目录TOC\o"1-3"\h\u8669二甲醚生产的精馏塔相关参数计算 167241.1精馏塔的物料衡算 164091.1.1基础数据 1116421.1.2物料衡算 191741.2对精馏塔进行工艺计算 3132891.1.1精馏塔的物料衡算(1.1.2) 3163011.1.2操作参数的计算 3266511.3精馏塔设备参数计算 5195981.3.1精馏塔的操作参数 58141.3.2塔板数的确定 8317041.3.3精馏塔相关尺寸的计算 1089391.3.4塔板相关参数设计 1216431.3.5塔板流体力学验算 17281451.3.6塔板负荷性能图 19278411.3.7塔高的计算 231.1精馏塔的物料衡算1.1.1基础数据(一)生产能力：一年15万吨的处理量，若按每年350天的工作时间，即8400小时。(二)最终产品二甲醚的浓度应大于99％(三)计算过程中以kg/h为基准：P=1.5×108÷8400=1.786×104（kg/h）=387.67(kmol/h)1.1.2物料衡算 (一)各组分摩尔分数的转化MDME=46.07kg/kmolM=18.02kg/kmolM=31.04kg/kmol（1）进料部分表2-1进料各种物质所占百分数组分DMECH3OHH2O质量分数0.030900.0043000.9648摩尔分数0.012300.0024700.9852（2）塔顶部分表2-2塔顶各种物质所占百分数组分DMECH3OH质量分数0.99900.001000摩尔分数0.99860.001400（3）塔釜部分表2-3塔釜各种物质所占百分数组分DMECH3OHH2O质量分数8.140×10-50.0078190.9921摩尔分数3.195×10-50.0044130.9955(二)用清晰分割法进行物料衡算设DME为LK，CH3OH为HK，H2O为非关键组分。xW，DME=3.195×10-5xD，CH3OH=0.001400D=387.67/0.9986=388.21kmol/h表2-4清晰分割法计算过程组分进料馏出液釜液DME0.01230F0.9986D3.159×10-5WCH3OH0.002470F0.002470F-0.004413W0.002470F-0.001400DH2O0.9852F00.9852F∑FDW联立：0.9986D+0.002470F-0.004413W+0=DF=D+W解得：F=601.0kmol/h=1.108×104kg/hW=213.8kmol/h=3866kg/hD=388.2kmol/h=1.788×104kg/hM=18.40kg/molM=18.08kg/molM=46.05kg/mol表2-5清晰分割法计算精馏塔的物料衡算表组成来源组分质量流量质量分数摩尔流量摩尔分数（kg/h）（kmol/h）进DME1.797×1040.03090388.70.01230CH3OH25000.00430078.050.002470料H2O5.609×1050.96483.113×1040.9852塔DME1.786×1050.999387.70.9986出顶CH3OH17.880.0010.54350.001400塔DME1.5408.140×10-518.073.195×10-5料CH3OH244.00.00781924960.004413釜H2O3.095×1040.99215.632×1050.99551.2对精馏塔进行工艺计算1.1.1精馏塔的物料衡算(1.1.2)1.1.2操作参数的计算(一)进料温度的计算(泡点)—饱和液体进料(1)P总=200kPa=1520mmHg采用饱和液体进料的进料方式，进料温度为泡点温度。(2)试差法计算各部分温度㏑Pis=A-B/(T+C)(Pis:：mmHg，T：K)根据《石油化工基础数据手册》查出相关数据：DME：㏑Pis，DME=16.8467-2361.44/（T-17.10）CH3OH：㏑Pis，CH3OH=18.5875-3626.55/（T-34.29）H2O：㏑Pis，H2O=18.3036-3816.44/（T-46.13）表2-6各组分安托因公式数据表ABCDME16.84672361.44-17.10CH3OH18.58753626.55-34.29H2O18.30363816.44-46.13压力允许范围内，可以按完全理想系计算整个过程，Ki=㏑Pis/P图2-2试差法流程图试差过程见表2-7表2-7试差过程组分xi391.55K391.70K391.75KPis/mmHgyi=KixiPis/mmHgyi=KixiPis/mmHgyi=KixiDME0.012303.85×1040.041123.85×1040.41163.858×1040.04119CH3OH0.0024704.78×1030.007734.76×1030.007744.772×1030.00775H2O0.98521.46×1030.94991.46×1030.95141.470×1030.9529∑Kixi1.0000.99881.00031.0019试差法得到的结果:在391.70K，∑Kixi≈1。塔顶露点温度计算 图2-3试差法结构图试差过程见表2-8表2-8塔顶温度的试差过程组分xi331.00K331.25K331.75KPis/mmHgyi=KixiPis/mmHgyi=KixiPis/mmHgyi=KixiDME0.99861.12×1041.02091.1540.99681.16×1040.9851CH3OH0.0014005.87×1020.003626.1170.003486.2431020.00341∑yi/Ki1.0001.02451.00030.9984试差法计算的结果:在331.25K的温度下,∑yi/Ki≈1。（三）塔釜泡点温度计算图2-4试差法结构图试差过程见表2-9表2-9塔釜温度的试差过程组分xi393.35K393.50K394.15KPis/mmHgyi=KixiPis/mmHgyi=KixiPis/mmHgyi=KixiDME3.1953.90×1040.000113.90×1040.000113.95×1040.00011CH3OH0.004414.88×1030.014134.87×1030.001424.97×1030.01445H2O0.99551.50×1030.98451.50×1030.98601.54×1031.0097∑Kixi1.0000.99871.00031.0242试差法计算的结果，在393.50K的温度下,∑Kixi≈1。1.3精馏塔设备参数计算1.3.1精馏塔的操作参数（一）由上述步骤计算可以得到各个部分的温度进料板处温度：塔顶处的温度：塔釜处的温度：（二）密度表2-10塔内各组分密度数据表温度/℃DME/kg/m3CH3OH/kg/m3H2O/kg/m350610.8771.5998.160591.8761.1983.2110459.4698.7951.0120407..8684.7943.1122391.1681.1941.4用内插法计算得到相应的数据表2-11内插法计算后得到的密度数据表温度/℃DME/kg/m3CH3OH/kg/m3H2O/kg/m359.10593.7410.7405.8119.55761.2685.5684.3120.35984.7943.5941.7精馏塔中各个产品分别在各个位置所占的比例，如表2-12所示表2-12各组分所占比例DMECH3OHH2O液相气相液相气相液相气相进料质量分数0.030900.016560.0043000.0044840.96480.9789摩尔分数0.012300.041160.0024700.0077430.98520.9514塔顶质量分数0.99500.99900.0050000.001000——摩尔分数0.99680.99860.0034790.001400——塔釜质量分数8.1×10-54.1×10-50.0078190.0080100.99210.9916摩尔分数3.1×10-51.0×10-40.0044130.014150.99550.9860塔顶：(2)进料板：(3)塔釜：（二）表面张力的计算表2-13表面张力数据表温度/℃DME/dyn/cmCH3OH/dyn/cmH2O/dyn/cm508.24218.5067.70606.97217.3366.201101.33011.7159.901200.449410.6354.801300.44949.57451.80经过内插法计算可得：表2-14插值计算后得到的表面张力数据表温度/℃DME/dyn/cmCH3OH/dyn/cmH2O/dyn/cm59.107.08617.4466.33119.550.451210.6854.89120.350.449410.5954.73=0.9968×7.086+0.003479×17.44+0=7.124(dyn/cm)=0.01230×0.4512+0.002470×10.68+0.9852×54.89=54.11(dyn/cm)=3.195×10-5×0.4494+0.004413×10.59+0.9955×54.73=54.50(dyn/cm)精馏段为：提馏段为：表2-15工艺条件列表精馏段提馏段平均密度气相749.8921.8(kg/m3)液相1.2591.148液体表面张力(dyn/cm)液相30.6254.301.3.2塔板数的确定(一)Rmin的确定①相对挥发度本设计以DME为A（LK）；CH3OH为B（HK）；H2O为非重关键组分C；以HK为基准物，即=1。塔顶：进料：塔釜： 全塔平均相对挥发度： ②精馏塔的Rmin故解得:=7.575Rmin=(二)精馏塔的实际回流比取R=1.15Rmin=1.15×1.427=1.791(三)确定Nmin则Nmin=4.853-1=3.853(不含塔底再沸器)(四)N理论查吉利兰图可知：Nmin=3.853代入，求得N理论=10.7(不含塔底再沸器)（五）塔体各部分理论塔板数的计算，代入，求得N=4.48因此4.48块,6.22块（六)计算①板效率表2-16黏度数据表DMECH3OHH2O0.012300.0024700.98520.0508mPa·s0.197mPa·s0.218mPa·s==0.01230×0.0508+0.00247×0.197+0.9852×0.218=0.216(mPa·s)=0.49×(10.69×0.216)-0.245=0.399②计算将精馏塔的塔板数取整为27块(不包括再沸器)(七)计算则实际的精馏段的塔板数可以取整为12块，则提馏段实际板数约为15块，进料板可以设计在第十三块板处。1.3.3精馏塔相关尺寸的计算(一) 精馏塔的流量计算表2-17各个相态相对分子质量数据表平均相对分子质量气相液相精馏段31.6731.22提馏段18.7518.24(1)进料：(2)精馏段：(3)提馏段：)(二)确定塔的直径(1) (2)精馏段计算：HT=0.35m,hL=0.07m,HT-hL=0.35-0.07=0.28(m)查得：C20=0.054，与计算的数值有差距，所以需要矫正：安全系数取为0.7，则对数据进行处理，D=3.1m(3)提馏段计算：查得C20′=0.06200，与计算的数值有差距，所以需要矫正：=1.1450.7=1.502(m/s)塔径：圆整为则塔截面积：空塔气速：1.3.4塔板相关参数设计(一)精馏段堰长lW堰上液层高度hOW>0.006m，符合要求。出口堰高hW降液管底隙高度ho弓形降液管宽度面积查《化工原理》得:液体在液管中停留时间θθ>5s，合理。(2)塔板浮阀数目与排列设阀孔的动能因数Fo=10设式中：取t=0.075m，计算将N=744代入式中核算：在8~11范围内图2-5精馏段塔板布置图(二)提馏段溢流装置lW′hOW′hOW′>0.006m，符合要求。hWho′Wd、Afθ′θ′>5s，合理。(2)塔板浮阀数目与排列取Fo=9式中：图2-6提馏段塔板布置图将N=666代入上式中重新核算：仍在8-11内1.3.5塔板流体力学验算塔板压降(1)hc联立以下两式（）：（）：解出临界孔速,得：因为uo<uoc，(2)hl可取充气系数(3)很小可以忽略则(二)淹塔为了防止淹塔，设计降液管时，要能保证精馏塔正常工作时它的清液层高度设计在合理的范围。(1)：液柱高度(2)：板上液层高度(3)：压头损失不设进口堰，按计算：取JJ可见，符合防止淹塔的要求。（二）雾沫夹带(1)精馏段K=1.0，查得：CF=0.1（2）提馏段K=1.0，查得：CF=0.0967泛点率应控制在80%以下1.3.6塔板负荷性能图(一)雾沫夹带上限线精馏段整理得VS=9.442-57.37LS任意选取几个LS值，得到的相应的VS，具体的数据如下表所示：表2-18操作范围内LS相应的VSLS/m3/s0.00077620.0060.007542VS/m3/s9.3979.0989.009(2)提馏段整理得VS′=10.85-84.33LS′任意选取几个LS′值，得到对应的VS′，具体的数据如下表所示：表2-19操作范围内LS′相应的VS′LS′/m3/s0.0011520.020.04241VS′/m3/s10.759.1637.274(二)液泛线(1)精馏段按上式整理得VS2=195.4-21472LS2-625.8LS2/3任意选取几个LS值，得到对应的VS，具体的数据如下表所示：表2-20操作范围内LS相应的VSLS/m3/s0.00077620.0060.007542VS/m3/s13.7913.1913.04(2)提馏段按上式整理得(VS′)2=401.1-8941(LS′)2-1115(LS′)2/3任意选取几个LS′值，得到对应的VS′，具体的数据如下表所示：表2-21操作范围内LS′相应的VS′LS′/m3/s0.0011520.020.04241VS′/m3/s19.7217.7615.79(三)液相负荷上限线以5s作为液体在降液管中停留时间的下限，则，精馏段：提馏段：(四)漏液线(气相负荷下限线)以Fo=5作为计算标准，则：(1)精馏段：(2)提馏段：(五)液相负荷下限线设堰上液层高how=0.006m故，（E=1）则(1)精馏段：(2)提馏段：(六)负荷性能图(1)精馏段图2-7精馏段负荷性能图由图2-7可以看出：操作点在操作区的适宜位置。由图可知：塔板的气相负荷上限：=11.35塔板的气相负荷下限：=1.955操作弹性：(2)提