武汉工程大学课程设计说明书
由数据手册查的乙醇-水的物系汽液平衡数据如下：
表3.1 常压下的乙醇-水的气液平衡数据
t/℃ x y t/℃ x y 100 0 0 81.5 0.3273 0.5826 95.5 0.019 0.17 80.7 0.3965 0.6122 89 0.0721 0.3891 79.8 0.5079 0.6564 86.7 0.0966 0.4375 79.7 0.5198 0.6599 85.3 0.1238 0.4704 79.3 0.5734 0.6841 84.1 0.1661 0.5089 78.74 0.6763 0.7385 82.7 0.2337 0.5445 78.41 0.7472 0.7815 82.3 0.2608 0.558 78.15 0.8943 0.8942
3.2.1最小回流比及实际回流比确定
根据101.325KPa下，乙醇-水的汽液平衡组成关系绘出乙醇-水t-x-y和x-y图，因为乙醇-水相平衡线具有下凹部分，在操作线与平衡线的交点尚未落到平衡线上以前，操作线已于平衡线相切，所以采用从(XD..XD）做相平衡线下凹部分做切线，切线的斜率即为Rmin/Rmin+1,由此可求出Rmin由程序得到(见图3.2）：
由下图可得
Rmin/Rmin+1=0.6226
Rmin=1.65
确定回流比 R=(1.1-2.0）Rmin
通过尝试比较板数初步取实际操作回流比为理论回流比的1.7倍：
R=1.7 Rmin=2.805
10.90.80.7 0.60.50.40.30.20.1000.10.20.30.40.50.60.70.80.91
图3.2 最小回流比的确定
3.2.2操作线方程
(1）精馏段操作线方程：yn?Rmin xRxn?1?D?0.7372xn?0.2177 （3.10） R?1R?15
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WWxn?xW?1.9828xn?0.0400 （3.11） (2）提馏段操作线方程：yn?1? SS
3.2.3汽、液相热负荷计算
(1）精馏段: V?(R?1)D?210.873kmol/h
L?RD?155.453kmol/h
(2）提馏段：
V?V?(1?q)F?(R?1)D?210.873kmol/h
??
L?L?qF?RD+F?418.133kmol/h
3.3理论塔板数确定
通过Excel程序，根据相平衡线和精馏段和提馏段段操作线方程做Excel程序，直到与板块的液体组成小于0.020为止，由此，得到理论板13块，加料板为第12块理论板。 (由程序可以得到每一块理论板上乙醇汽液组成）如下：
表3.3每块板的气液组成
塔板数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
x 0.8115 0.7945 0.7770 0.7582 0.7373 0.7130 0.6832 0.6442 0.5882 0.4968 0.3184 0.1086 0.0189
y 0.8284 0.8159 0.8034 0.7905 0.7766 0.7612 0.7433 0.7213 0.6926 0.6513 0.5840 0.4524 0.1753
[0,0.1868] 0.0891 0.0878 0.0864 0.0851 0.0836 0.0819 0.0800 0.0776 0.0745 0.0701 0.0628 0.0487 0.0189
[0.1868,0.595
5] 2.2387 2.0545 1.8819 1.7158 1.5512 1.3836 1.2078 1.0179 0.8076 0.5719 0.3184 0.1086 0.0198
[0.5955,0.8941] 0.8115 0.7945 0.7770 0.7582 0.7373 0.7130 0.6832 0.6442 0.5882 0.4968 0.3145 -0.1965 -2.2439
10 11 12 13
3.4实际塔板数确定
ET?0.49(??L)?0.245 (3.12)
式中：?——塔顶与塔底平均温度下的相对挥发度
?L——塔顶与塔底平均温度下的液相粘度mPa?s
(1）精馏段： 精馏段平均温度：t1?tD?tF83.25?78.27??80.760c 226
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在图3.1中查的，该温度下乙醇在液相组成为x1?0.391，汽相组成为y1?0.6100； 数据手册中查的该温度下乙醇的黏度乙醇和水的相对挥发度
?A1?0.423mpa?s，水的粘度；??0.344mpa?s
B1a1?y1/x10.61/0.391 ??2.436 (3.13）
(1?y1)/(1?x1)0.39/0.609 液相粘度：
lg?L1?x1lg?A1?(1?x1)lg?B1 ?3.14? lg?L1?0.391lg0.423?0.609lg0.344
?L1?0.373mPa?s
塔板效率：
ET1?0.49(??L)?0.245=0.50 (3.15)
实际塔板数：
NP1?NT11??22 (3.16) ET0.50故精馏段实际塔板数为NP1?22块。 (1）提馏段： 提馏段平均温度：t2?tF?tW83.25?95.48??89.37℃ 22在图3.1中查的，该温度下乙醇在液相组成为x2?0.069，汽相组成为y2?0.377； 数据手册中查的该温度下乙醇的黏度?A2?0.373mPa?s，水的粘度?B2?0.311mPa?s； ?2?y2/x20.377/0.069==8.165 (3.17)
(1?y2)/(1?X2)0.623/0.931 lg?L2?x2lg?A2?(1?x2)lg?B2 (3.18)
lg?L2?0.069lg0.373?0.93lg0.311 ?L2?0.315mPa?s
塔板效率：
ET2?0.49k(??L)实际塔板数：
?0.245?0.389 (3.19)
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NP2?NT?12?1??3 (3.20) ET0.433故精馏段实际塔板数为NP2?3块。
全塔所需要的实际塔板数：NP?NP1?NP2?25块，加料板位于第23块。 全塔效率：ENT?1T?N?12?48% P253.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算
3.5.1操作压力计算
塔顶操作压力：PD?101.3?4?105.3kPa； 每层塔板压降：?P?0.7kPa；
进料板的压力：PF?105.3?0.7?22?120.7kPa； 塔底的压力：PW?105.3?0.7?25?122.8kPa
(1）精馏段平均压力：PPD?PFm1?2?113kPa (2）提馏段平均压力：PPF?PWm2?2?121.75kPa 3.5.2操作温度计算
塔顶温度：tD?78.27?C； 进料板的温度：tF?83.25?C； 塔底的温度：tW?95.48?C (1）精馏段平均温度：ttD?tFm1?2?78.27?83.252?80.76?C (2）提馏段平均温度：tm2?tF?tW2?83.25?95.482?89.37?C
3.5.3平均摩尔质量计算
塔顶平均摩尔质量：
MLDm?xDMA?(1?xD)MB (3.21)MLDm?0.8115?46?0.188?18 MLDm?40.71kg/kmol
MVDm?yDMA?(1?yD)MB (3.22)MVDm?0.828?46?0.172?18
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