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兰州交通大学毕业设计（论文）1第二章二甲醚分离塔的工艺计算一、二甲醚分离塔的物料衡算（一）已知所给数据得出物料衡算简图如下：图2-1物料衡算简图（二）选定衡算基准为kmol/h。已知条件所给数据为kg/h,根据公式ai/Mi÷∑ai/Mi（1）进行质量分数与摩尔分数的换算。已知：MDME=46.07kg/kmolMCH3OH=32.04kg/kmolMH2O=18.02kg/kmol其中ai—质量分数；Mi—摩尔质量得出下表所示数据：1、进料组分表2-1进料各组分所占比例组分DMECH3OHH2O质量分数0.49000.0086000.5014摩尔分数0.70800.0086400.28342、塔顶组分表2-2塔顶各组分所占比例组分DMECH3OH质量分数0.99900.001000摩尔分数0.99930.0007000精馏塔塔顶组成：0.999的二甲醚，0.001的甲醇。塔釜组成：8.140×10-5的二甲醚，0.9921的水，0.007891的甲醇。进料组成：0.4900的二甲醚，0.5014的水，0.0086的甲醇。兰州交通大学毕业设计（论文）23、塔釜组分表2-3塔釜各组分所占比例组分DMECH3OHH2O质量分数8.140×10-50.0078180.9922摩尔分数3.194×10-50.0044110.9955（三）清晰分割以二甲醚为轻关键组分，甲醇为重关键组分，水为非关键组分。（四）物料衡算已知：生产速率P=3×107÷8000=3.750×103（kg/h）=82.40kmol/hD=81.40/0.9993=81.46kmol/hXW，DME=3.194×10-5XD，CH3OH=0.0007000XW，DME，XD，CH3OH分别为塔釜二甲醚的摩尔分数和塔顶甲醇的摩尔分数。表2-4清晰分割法计算过程组分进料馏出液釜液DME0.7080F0.7080F-3.194×10-5W3.194×10-5WCH3OH0.008640F0.0007000D0.008640F-0.0007000DH2O0.2834F00.2834F∑FDW列出物料衡算式：3.194×10-5W+0.008640F-0.0007000D+0.2834F=W(2)F=D+W(3)联立式（2），（3）得：F=242.93kmol/h=7747kg/hW=160.07kg/h=2902kg/hD=82.46kmol/h=3796kg/h。MF=31.89kg/kmolMW=18.13kg/kmolMD=46.03kg/kmolMF、MW、MD分别为进料、塔釜、塔顶的平均相对分子质量。兰州交通大学毕业设计（论文）3二、二甲醚分离塔操作条件的确定（一）进料温度的确定1、根据安托因方程㏑Pis=A-B/(T+C)(Pis:：mmHg，T：K)（4）来确定各组分的饱和蒸汽压。因为物料是饱和液体进料，故进料的泡点温度即为进料温度。从式（4）中可知安托因方程中饱和蒸汽压Pis是由安托因常数A，B，C及进料温度T所确定的。查《石油化工基础数据手册》表2-5安托因公式数据表ABCDME16.84672361.44-17.10CH3OH18.58753626.55-34.29H2O18.30363816.44-46.13将表2-6中的ABC分别代入式（4）中得到：DME：㏑Pis，DME=16.8467-2361.44/（T-17.10）（5）CH3OH：㏑Pis，CH3OH=18.5875-3626.55/（T-34.29）（6）H2O：㏑Pis，H2O=18.3036-3816.44/（T-46.13）（7）2、设温度进行试差计算以式DME为例，（1）设温度T（2）将T代入（5），（6），（7）式，得到Pis（3）将代入Ki=㏑Pis/P式得到Ki（由于体系总压强P总=200kPa，即P总=1520mmHg压力不太高，所以按完全理想系计算，Ki=㏑Pis/P）（4）计算∑KiXi-1，若∑KiXi-1＜0，说明温度T设低了，应提高T；若∑KiXi-1＞0，说明温度设高了，应降低温度T，重新计算。（5）直到∑KiXi-1接近0为止，此时的温度即为泡点温度，也即进料温度。兰州交通大学毕业设计（论文）4试差法结构图为图2-2.给定PYes设TKi=㏑Pis/P∑Kixi-1≤εT，yi结束运算调整TNo图2-2试差法结构图以示差方法所得数据见表2-6表2-6试差过程组分Xi392.55K392.70K392.75KPis/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