分离乙醇-水混合液的筛板精馏塔设计_化工原理与化工机械课程设计(编辑修改稿)

分离乙醇-水混合液的筛板精馏塔设计_化工原理与化工机械课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

. 7 9T P MTP   同理提取段液相密度： 32 =8 26 kg/mL 3v2= kg/ m 混合液体表面张力 二元有机物 — 水溶液表面张力可用下来各式计算： 化学与环境工程学院 化工与制药 0411408 班 12 公式： 1 1 14 4 40m sw w sw     0=w w oxvx v x v  0000= w w oxvx v x v  = sw wsw sxvv 000= ss sxvv 20lg wB   20lg swsA   =+ABQ sw 1so 2 2300 30441wwvqQvTq    － （式中的下坐标 w、 o、 s 分别代表水、有机物、表面部分， wx 、 ox 指主体部分的分子数， ox 、 wv 代表主体部分， w 、 o 为纯水，有机物的表面张力，对乙醇 q=2。 ①精馏段 1t =℃ 乙醇表面张力： 水表面张力 温度， ℃ 0 20 40 60 80 100 σ， m N/m 318 2 1 . 3 3 /8 4 3 . 9 4 4wmwmv c m m o l   300046 3 8 .3 3 /1 .2mv cm m o l   乙醇表面张力：内差法得  乙 温度， ℃ 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 σ， m N/m 18 5 化学与环境工程学院 化工与制药 0411408 班 13 水的表面张力：  水      222wo1 oo o w w o o o o w w o oxvxvx v x v x v x v x v x v  带入数据可得： 2wo   因为  1    2 0l g l g 0 . 0 2 3 5wB     2 2300 30441wwvqQvTq    － 2 23 32 1 6 . 8 8 5 3 8 . 3 30 . 4 4 1 6 2 . 0 7 2 1 . 3 38 2 . 7 9 2 7 3 . 1 5 2  －  = + B Q  联立方程组： 22l g l g 2 . 5 0 2 31s w s ws o s wA              代入求得：     1411440 . 0 5 3 6 2 . 0 7 0 . 9 4 7 1 6 . 8 8 5 1 8 . 3s w m m         ②提馏段 2t =℃ 39。 318 2 0 . 6 /8 7 4 . 1 2 6wwwmv c m m o l   39。 34 7 .9 6 7 /ooomv cm m ol 乙醇的表面张力： =’乙 化学与环境工程学院 化工与制药 0411408 班 14 水的表面张力： =’水 2wo   20lg 0 .1 8 6 1wB  2 23 32 1 6 .2 9 0 4 7 .9 6 70 .4 4 1 6 0 .8 8 0 2 0 .6 0 .8 5 28 2 .7 9 2 7 3 .1 5 2Q    － = + B Q  22l g l g 0 . 6 8 31s w s ws o s wA             其中 2 4 .8 2 0 .8 51 sw swsw       1 1 14 4 40 . 8 5 6 0 . 8 8 0 . 1 5 1 6 . 2 9 5 1 . 2 5m m m         混合物的粘度 1t =℃ 查表，得μ 水 = s, μ 醇 = s 2t =℃ 查表，得μ 水 = s, μ 醇 = s (1)精馏段粘度： μ 1=μ 醇 x1+μ 水 (1x1)=+()= mpa s (1)提留段粘度 : μ 2=μ 醇 x2+μ 水 (1x2)=+()= mpa s 相对挥发度 ①精馏段挥发度：     1   ②提馏段挥发度： 39。  39。  39。  39。  39。 39。 2 39。 39。   化学与环境工程学院 化工与制药 0411408 班 15 理论塔板和实际塔板数的计算 回流比的确定： 绘出乙醇 — 水的气液平衡组成，即 tXY曲线图， 由上图知，点 a与纵轴的截距为 ，即为 错误 !未找到引用源。 值 XD=, 最小回流比 Rmin= 操作回流比 R= Rmin= 理论塔板数的确定： 图解法求解： YC =错误 !未找到引用源。 = ,易做得提留段、精馏段和 q线的操作线，作图如下： 化学与环境工程学院 化工与制药 0411408 班 16 由图知，理论塔板 数 : 精馏段需 NT1 = 12 块，提馏段需 NT2 = 4 块。 实际塔板数确定： （ 1）、精馏段：已知、1   1 = .mpa s 由奥康奈尔公式   0 .2 4 50 .4 9 d 0 .4 3 5 6T a vEu    p= 2 7 .5 = 2 8Tp TNN E 精 精， 故 N 块 （ 2）、已知、 39。 39。 2 39。 39。   2 11 .mpa s  39。  39。 = TNN E 提 故 p =9N提 全塔所需实际塔板数： p+ = 3 7p PN N N 提精 块 化学与环境工程学院 化工与制药 0411408 班 17 1 5 1 1 0 0 % 3 7 . 8 %37TTPNE    全 塔 效 率 E 加料板位置在第 29 块塔板 气液相体积流量计算 已知 R= （ 1） 精馏段： 1 . 3 1 5 0 . 0 1 1 0 . 0 1 4 4 6 5 /L R D k m o l s     1 0 .0 2 5 4 6 5 /V R D km o l s   已知： 1 2 5 .3 7 5 2 /LM kg km ol 1 3 5 .1 2 9 /vM kg kmol 1 8 4 3 .9 4 4 /L kg km ol  1 /v kg kmo l  则有质量流量： 11 0 .3 6 7 1 /LL M L kg s 1 0 0 .8 9 4 6 /vvL M V kg s 体积流量： 3311 1 1 .0 6 1 0 /S LLL m s    311 1 0 .7 4 5 5 /S VVV m s （ 2） 提馏段：因为设计饱和液体进料。 所以 q=1 39。 /L L qF kmol s    39。 1 0 . 0 2 5 5 /V V q F k g m o l    已知： 2 2 2 .4 8 3 /LM kg kmol 2 2 8 .4 8 5 /vM kg kmol 1 8 7 4 .1 2 6 /L kg km ol  2 59 /v kg kmol  则有质量流量： 2 /L kg s 2 /V kg s 体积流量： 3322 2 4 .2 4 5 1 0 /S LLL m s    322 2 0 .7 5 6 4 /S VVV m s 第四章、塔体的主要工艺尺寸计算 塔径的初步计算 （ 1）精馏段 化学与环境工程学院 化工与制药 0411408 班 18 由   m ax安 全 系 数 ，安全系数 =~，max LVVC   式中的 C可由史密斯关联图查出： 横坐标 ： 1 13221 1111 . 0 6 1 0 8 4 3 . 9 4 4 0 . 9 9 9 9 80 . 7 4 5 5 1 . 2s LsVLV         平板间的距离：   h m 查图可知： 20  0 . 2 0 . 220 1 8 . 30 . 0 3 4 0 . 0 3 3 42 0 2 0CC              m a x 8 4 3 . 9 4 4 1 . 20 . 0 3 3 4 0 . 8 8 5 11 . 2LVVCm      1 m a x0 .7 0 .6 1 6 9 /ms 1114 4 0 . 7 4 5 5 1 . 2 3 80 . 6 1 9 6slvDmL    整理的： 1  空塔气速： 39。 1 0 .7 4 5 5 0 .4 8 4 5 /1 .5 3 8 6 ms  （ 2）、提馏段： 122 2220 .1 6 9 4s LsVLV  39。   39。  查图可知： 20  0 .220 0 .0 8 420CC  39。 22m a x22 .5 3 5LVVC   39。 2 m a x0 .7 1 .7 7 4 /ms 1214 1 .3 0 7slvDmL 整理的： 1  化学与环境工程学院 化工与制药 0411408 班 19 截面面积： 39。 2 20 .7 8 5 1 .4 1 .5 3 8 6TAm   空塔气速： 39。 22 39。 0 .4 9 2 9 /sTv msA  溢流装置 (1)堰长 wL 取 D m    出口堰高：本设计采用平直堰，堰上液高 owh ，按下式计算 232 .8 41000 Aow WLhEL  近似取 E=1. 23 32 . 8 4 3 6 0 0 1 . 0 6 1 01 0 . 0 0 7 3 8 51 0 0 0 0 . 9 1owh     L wh h h     提馏段：  39。 39。 39。 0 . 0 6 0 . 0 1 8 6 0 . 0 4 1 4w L Wh h h m     弓形降液管的宽度和横 截面 查图得 ： TAA   则 20 .0 7 2 1 1 .5 3 8 6 0 .1 1 1fAm      验算降液管内停留时间： 精馏段：31 0 . 1 1 1 0 . 4 5 4 7 . 1 2 31 . 0 6 1 0fTSAH sL   提馏段： 39。 32 0 . 1 1 1 0 . 4 5 1 1 . 7 74 . 2 0 5 1 0fTSAH sL   停留时间  ＞ 5s，故降液管可使用。 化学与环境工程学院 化工与制药 0411408 班 20 降液管底隙高度 精馏段：取降液管底隙的流速 0 /u m s 10 0 0 .0 0 8 9swLhmLu 提馏段： 39。 0 /u m s 20 39。 0 0 .0 5 3 9sw。