分离乙醇-正丙醇混合液的精馏塔设计课程设计(编辑修改稿)

分离乙醇-正丙醇混合液的精馏塔设计课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

第 16 页 ( 共 55 页 ) mmWmm xxxVWxVLy   提馏段气液平衡方程 :yyyyx )1( 22   ② 利用逐板计算法计算理论板数 ③ 采用逐板计算法，运用 Excel 快捷、准确地计算出理论塔板数。 其 Excel 表格设计原理如下： 精馏段理论塔板数的计算（交替使用相平衡方程和精馏操作线方程）： 相平衡 操作线 相平衡 操作线 xD=y1 x1 y2 x2 y3 … xn 计算到 xn xF 则第 n 块板即为进料板。 提馏段理论塔板数的计算（交替使用相平衡方程和提馏操作线方程）： 相平衡 操作线 相平衡 操作线 xn yn xn+1 … xN 计算到 xN xW 则理论塔板数为 N 块。 第 17 页 ( 共 55 页 ) 由 Excel 计算结果见表： x编号 x的值 y编号 y的值 备注 x1 y1 x2 y2 x3 y3 x4 y4 x5 y5 x6 y6 x7 y7 x8 y8 进料板 x9 y9 x10 y10 x11 y11 x12 y12 x13 y13 x14 y14 x15 y15 x16 y16 x17 y17 x18 y18 x19 y19 x20 y20 x21 y21 x22 y22 x23 y23 x24 y24 x25 y25 塔釜 由上表看出全塔理论板数为 25NT 块（包含再沸器） 加料板为第 8 块理论板。 第 18 页 ( 共 55 页 ) 精馏段理论板数： 7NT1 块；提馏段理论板数：171725N T2  ）（ 块 精馏段： 已知：， 4mP a1  )()(  LTE  14 711  TTP ENN 精块 提馏段： 已知： ， 5mP a1  )()(  LTE  35  TTP ENN 提块 则全塔所需的实际板数为： 493514N P  提精PP NN块 全塔效率： %%10049 125%100  PTT NNE 第 19 页 ( 共 55 页 ) 实际加料板的位置在第 15块板。 (五 )热量衡算 常用的加热介质有饱和水蒸汽和烟道气。 由于水蒸气清洁易得，不易结垢，不腐蚀管道的优点，本设计采用饱和水蒸汽作为加热介质。 饱和水蒸汽压力越高，冷凝温差越大，管程谁相应减少，但是压力不宜过高。 ： 常用的冷却剂式水和空气，本设计 考虑用冷凝水作为冷却剂。 表 5：不同温度下乙醇和正丙醇的比热容 温度℃ 60 70 80 90 100 乙醇 KJ/(Kg℃ ) 正丙醇 KJ/(Kg℃ ) 3 表 6：不同温度下乙醇和正丙醇的 汽化热 温度℃ 70 80 90 100 乙醇 kJ/kg 810 丙醇 kJ/kg 673 第 20 页 ( 共 55 页 ) （ 1）塔顶温度 tD下的比热容 塔顶温度 tD=℃ ，使用内插法求该温度下乙醇和正丙醇的比热容。 乙醇的比热容： C7080 C 7 9 . 8 1p7 9 . 8 1p80,70p80, ℃乙醇，℃乙醇，℃乙醇℃乙醇，℃乙醇  pp CC K)/( 79. 81p  kJ℃乙醇， 正丙醇的比热容： C7080 C 7 9 . 8 1p7 9 . 8 1p80,70p80, ℃乙醇，℃正丙醇，℃正丙醇℃乙醇，℃正丙醇  pp CC K)/(k 79. 81p  kJ℃正丙醇， ℃正丙醇，℃乙醇 , )1( PDpDpD CxCxC  K)kJ/()/(  kJ）（ (2)进料温度 tF下的比热容 进料温度： tF=℃ 第 21 页 ( 共 55 页 ) 乙醇 的比热容： 87 .2 190C3. 6987 .2 190 C8090 C 8 7 . 2 1p8 7 . 2 1p0,980p0,9 ℃乙醇，℃乙醇，℃乙醇℃乙醇，℃乙醇  pp CC K)/( 86. 17p  kJ℃乙醇， 正丙醇的比热容： 87 .2 190 .2 190 C8090 C 8 7 . 2 1p8 7 . 2 1p0,980p0,9 ℃乙醇，℃正丙醇，℃正丙醇℃乙醇，℃正丙醇  pp CC K)/(k 86. 17p  kJ℃正丙醇， ℃正丙醇，℃乙醇 . 2 18, )1( PFpFpF CxCxC  K)kJ/()/(  kJ）（ (3)塔底温度 tW下的比热容 塔釜温度： tW=℃ 乙醇的比热容： 9 7 . 6 01 0 0 C3 . 8 99 7 . 6 01 0 0 C901 0 0 0 0 C . 60p0, 1090p0, 10 ℃乙醇，℃乙醇，℃乙醇℃乙醇，℃乙醇  pp CC K)/ ( k 9 7 .6 0p  kJ℃乙醇， 第 22 页 ( 共 55 页 ) 正丙醇的比热容： 9 7 . 6 01 0 0 7 . 6 01 0 0 C901 0 0 0 0 C 97 . 60p97 . 60p0, 1090p0, 10 ℃乙醇，℃正丙醇，℃正丙醇℃乙醇，℃正丙醇  pp CC K)/ ( k 6097p  kJ℃。 正丙醇， ℃正丙醇，℃乙醇 9 7 . 6 060., 9 7 )1( PWpWpW CxCxC  K)/ ( k mo l1 9 9 . 2 6K)/ ( k 0 0 1 0 0 1  kJkJ）（(4)塔顶温度 tD下的汽化潜热 内插法计算出塔顶温度下的汽化潜热。 乙醇的汽化潜热： . 8180 7080 7 9 . 8 17 9 . 8 1807080 ℃乙醇，℃乙醇，℃乙醇，℃乙醇，℃乙醇，  179. 81 820 .3 kgkJ  ℃乙醇， 正丙醇的气化潜热： 673 .. 8180 7080 7 9 . 8 17 9 . 8 1807080 ℃正丙醇，℃正丙醇，℃正丙醇，℃正丙醇，℃正丙醇，   1 0. 296 kgkJ  ℃正丙醇， kg810. 2kJ690. 2)()1(  正丙醇，乙醇，  DDD xx (1)0℃时塔顶上升的热量 Qv 塔顶以 0℃为基准 第 23 页 ( 共 55 页 ) VDDDPDV MVtCVQ  hkJ  (2)回流液的热量 RQ 注：此为泡点回流。 根据 txy 图 查 得 此 时 组 成 下 的 泡 点tD=℃ 图 2：乙醇～正丙醇混合液的 txy 关系图 此温度下， C7080 C 7 9 .2 0p7 9 .2 0p80,70p80, ℃乙醇，℃乙醇，℃乙醇℃乙醇，℃乙醇  pp CC K)/(. 20p  kJ℃乙醇， 正丙醇的比热容： 第 24 页 ( 共 55 页 ) C7080 C 7 9 .2 0p7 9 .2 0p80,70p80, ℃乙醇，℃正丙醇，℃正丙醇℃乙醇，℃正丙醇  pp CC K)/(k 79. 20  kJ℃正丙醇， ℃正丙醇，℃乙醇 , )1( PRpRpR CxCxC  K)(kmo161K)/(  kJ）（ hkJtCLQ RpRR  (3)塔顶馏出液的热量 DQ 因 馏 出 口 与 回 流 口 组 成 相 同 ， 所 以 K)kJ/(kmo pDC hkJtCD DpDD  (4)进料的热量 FQ hkJtFQ FpFF  (5)塔底残液的热量 WQ 1hJ6874  WpWW tCW (6)冷凝器消耗的热量 CQ 1hkJ 361 .0  DRVC (7)再沸器提供热量 BQ (全塔范围列热量衡算式 ) 第 25 页 ( 共 55 页 ) 取塔釜热量损失为 10％，则 B 损 , 损 DWCFB  再沸器的实际热负荷：  FDWCB Q 计算得： B 计算结果见下表： (六 )塔径的初步设计 (1)精馏段： hkm olRDL  1172. )5()1( hkm o lDRV  已知： 11 kmol50. 66k g LM， 11 VM 31 mkgL ，31 mkgV  表 7：热量衡算计算结果 项目 进料 冷凝器 塔顶流出液 塔底流出液 再沸器 平均比热容 K)]/[kJ/(kmol —— —— 热量 )h/(kJ 1Q 第 26 页 ( 共 55 页 ) 则质量流量为：111 . hkgLML L  111  hkgVV V 体积流量为：133111 smLLLs   13111 .893600 smVVs   (2)提馏段 hkm o lqFLL  hkm olVV  已知：12 1kg75 LM， 12 kmol55. 77k g VM 32 736. 14 mkgL ，32 mkgV  则质量流量为：122 846 .3 311207 .4 357. 11 hkgLML L  122  hkgVMV V 体积流量为：133222 311 smLLLs   13V222 smVs   (1)精馏段 利用 m a xu)(  安全系数u ； ~安全系数 第 27 页 ( 共 55 页 ) )(u m a x 可由史密斯关联图查出式中的 CCVVL    ， 史密斯关联图如图 3 所示 . 横 坐 标 数 值 ： 2/132/11111 VLssVL  取板间距： mHT  , mhL  ， mhH LT  查图 3 可知：。