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料 釜 CH3OH H2O 2394 3.038×10 50.007819 0.9921 29.33 6616 0.004413 0.9955 2.2精馏塔工艺计算 2.2.1物料衡算(见2.1.2) 2.2.2操作条件的确定
(一) 进料温度的计算(泡点)—饱和液体进料 (1) 已知体系总压强P总=200kPa，即P总=1520mmHg 物料饱和液体进料，故进料的泡点温度为进料温度。 (2) 安托因公式
㏑Pis=A-B/(T+C) (Pis:：mmHg，T：K) 查《石油化工基础数据手册》
表2-6 安托因公式数据表
DME CH3OH H2O
A 16.8467 18.5875 18.3036
B 2361.44 3626.55 3816.44
C -17.10 -34.29 -46.13
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） (3) 采用试差法计算
压力不太高，按完全理想系计算，Ki=㏑Pis/P
给定P Y T 设T Ki=㏑Pis/P ∑Kixi -1≤ε yi 结束 调整T N 图2-2 试差法结构图
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试差过程见表2-7
表2-7 试差过程
组分 DME CH3OH H2O ∑Kixi
xi 392.55K Pi /mmHg s392.70K Pi /mmHg 4s392.75K Pi /mmHg 4syi=Kixi yi=Kixi yi=Kixi 0.01230 3.85×104 0.04112 3.85×10 0.002470 4.78×10 0.9852 1.000 1.46×10 330.4116 3.858×10 0.04119 0.00774 4.772×10 0.00775 0.9514 1.470×10 0.9529 1.0003 1.0019 330.00773 4.76×10 0.9499 1.46×10 0.9988 33结果:在392.70K,即119.55℃时, ∑Kixi≈1,故进料温度为392.70K （二）塔顶露点温度计算 操作压力：P总=1520mmHg
给定P Y T 设T Ki=㏑Pis/P ∑(yi/Ki)-1≤ε xi 结束 调整T N
图2-3 试差法结构图
试差过程见表2-8
表2-8 试差过程
组分 DME CH3OH ∑yi/Ki
xi 0.9986 331.00K Pi /mmHg 1.12×10 24s332.25K Pi/mmHg 1.154 6.117 s 332.75K Pi /mmHg 4syi=Kixi 1.0209 0.00362 1.0245 yi=Kixi yi=Kixi 0.9851 0.00341 0.9984 0.9968 1.16×10 0.00348 6.24310 1.0003 20.001400 5.87×10 1.000 结果: 在332.25K,即59.10℃时, ∑yi/Ki≈1,故塔顶温度为332.25K （三）塔釜泡点温度计算 操作压力：P总=1520mmHg
给定P Y T 设T Ki=㏑Pis/P ∑Kixi ≤ε yi 结束
11 北京理工大学 本科生毕业设计 调整T N
图2-4 试差法结构图
试差过程见表2-9
表2-9 试差过程
组分 DME CH3OH H2O ∑Kixi xi 3.195 393.35K Pi /mmHg 3.90×10 34s393.50K Pi /mmHg yi= Kixi 4ss394.15K Pi /mmHg 4yi=Kixi yi= Kixi 0.00011 0.01445 1.0097 1.0242 0.00011 3.90×10 0.01413 4.87×10 0.9845 1.50×10 0.9987 330.00011 3.95×10 0.00142 4.97×10 0.9860 1.54×10 1.0003 330.00441 4.88×10 0.9955 1.000 1.50×10 3
结果: 在393.50K,即120.35℃时, ∑Kixi≈1,故塔顶温度为393.50K
2.3精馏塔设备计算 2.3.1基础数据
(一) 塔压：1520mmHg 进料温度：TF=392.70K 塔温 塔顶温度：TD=332.25K 塔釜温度：TW=393.50K
(二) 密度（参考《化工单元设备的设计》） 查《石油化工基础数据手册》
表2-10 密度数据表
温度/℃ 50 60 110 120 122
DME/ kg/m 610.8 591.8 459.4 407..8 392.1 3CH3OH/ kg/m 772.5 761.1 698.7 684.7 681.1 3H2O/ kg/m 998.1 983.2 951.0 943.1 941.4 3经插值计算得
表2-11 插值计算后密度数据表
温度/℃ 59.10 DME/ kg/m 593.7 333CH3OH/ kg/m 410.7 H2O/ kg/m 405.8 12
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119.55 120.35 762.2 984.7
685.5 943.5 684.3 942.7 已知各组分在液相、气相所占的比例，如表2-12所示
表2-12 各组分所占比例
液相 进 质量分数 料 摩尔分数 塔 质量分数 顶 摩尔分数 0.03090 0.01230 0.9950 0.9968 -5DME 气相 0.01656 0.04116 0.9990 0.9986 4.1×10 1.0×10 -4-5CH3OH 液相 气相 液相 H2O 气相 0.9789 0.9514 — — 0.9916 0.9860 0.004300 0.004484 0.002470 0.007743 0.005000 0.001000 0.003479 0.001400 0.007819 0.008010 0.004413
0.01415 0.9648 0.9852 — — 0.9921 0.9955 塔 质量分数 8.1×10 釜 摩尔分数 3.1×10-5 (1) 塔顶密度的计算 ①液相平均密度：
?L,D?111?? xix0.99860.001400xDME???CH3OH593.7762.2?i?DME?CH3OH
=593.9( kg/m3) ②气相平均密度：
M??Miyi?MDME?yDME?MCH3OH?yCH3OH
?46.07?0.9986?32.04?0.001400?46.05
?V,D46.05?273.15?200?1033??=3.337 (kg/m )522.4TP?22.4?332.25?1.013?10
T?PM(2) 进料板密度的计算 ①液相平均密度：
?L,F??1?xixDME1?xCH3OH?i?DME?CHOH3?xH2O
=905.7(kg/m3)
943.513
?HO2?0.03090410.71?0.004300685.5?0.9648北京理工大学 本科生毕业设计
②气相平均密度：
M??Miyi?MDME?yDME?MCH3OH?yCH3OH?MH2O?yH2O
=46.07×0.04116+32.04×0.007743+18.02×0.9514=19.28
?V,F19.28?273.15?200?1033??=1.182( kg/m) 522.4TP?22.4?392.70?1.013?10
T?PM (3) 塔釜密度的计算 ①液相平均密度：
?L,W?11? xixDMExCH3OHxH2O????i?DME?CHOH3?HO2
=
13
?939.8(kg/m) ?58.140?10?0.007819?0.9921405.8684.3942.7②气相平均密度：
M??Miyi?MDME?yDME?MCH3OH?yCH3OH?MH2O?yH2O
=46.07×1.060×10-4+32.04×0.01415+18.02×0.9860=18.22
?V,W18.22?273.15?200?103??=1.115( kg/m3 )522.4TP?22.4?393.50?1.013?10
T?PM④精馏段和提馏段密度的计算 精馏段：
气相平均密度：?V=1／2×(?V,F+?V,D)= 1／2×(1.182+3.337)=2.259(kg/m3) 液相平均密度：?L=1／2×(?L,F +?L,D ) =1／2×(905.7+593.9)=749.8(kg/m3) 提馏段：
气相平均密度：?V′=1／2×(?V,F+?V,W)= 1／2×(1.182+1.115)=1.148(kg/m3) 液相平均密度：?L′=1／2×(?L,F +?L,W ) =1／2×(905.7+939.8)=722.8(kg/m3) (三) 表面张力的计算
查《石油化工基础数据手册》
表2-13 表面张力数据表
温度/℃ 50 DME/ dyn/cm 8.242 CH3OH/ dyn/cm 18.50 H2O/ dyn/cm 67.70 14