乙醇-水板式精馏塔设计方案

乙醇-水板式精馏塔设计方案内容摘要：

=℃ , cD 724 8590 ， cD = wD 8590 ， wD = D , D = tW=℃ , cW 724 8590 , cW = wW 8590 , wW = W , W = 所以 1  DFL   WFL  )1(46  DDLD xxM — kg/kmol )1(46  FFLF xxM — kg/kmol )1(46  WWLW xxM — kg/kmol  ——— LFLDL MMM kg/kmol  ——— LFLWL MMM kg/kmol 12/14/2020 化工原理课程设计 9 k m olkgyyM DDVD /)1(46 — k m olkgyyM FFVF /)1(46 — k m olkgyyM WWVW /)1(46 — k m olkgMMM VFVDV / ——— k m olkgMMM VFVWV / ——— )(  VF )(  VD )(  VW 1 V 2 V 混合液体表面张力 二元有机物 水溶液表面张力可用下列公式计算： 4/14/14/1 osowswm   注：ooWWWWw VxVx Vx  ，ooWWooo VxVx Vx  SSWsw Vx / , SSOSO Vx / ]lg[owqB ， ])[( 3/23/2wwOO VqVTqQ   A=B+Q , ]lg[ 2SOSWA  , 1 SOSW  式中 ， 下脚标 w， o， s分别表示水，有机物及表面部分； Wx ， ox 指主体部分的分子数； WV ，12/14/2020 化工原理课程设计 10 oV 指主体部分的分子体积； O ， w 为纯水，有机物的表面张力；对乙醇 q=2。 mLmVcDccD 46   mLmVcWccW 46  mLmVcFccF 46   mLmVwFwwF 18   mLmVwDwwD 18   mLmVwWwwW 18   由不同温度下乙醇和水的表面张力 温度 /℃ 乙醇表面张力 / 1310  mN 水表面张力/ 1310  mN 70 18 80 90 100 求得在 tD ， tF， tW 下的乙醇和 水的表面张力（单位： 1310  mN ） 乙醇的表面张力：cF  8090 ， cF = cD  7080 , cD = cW  90100 , cw = 水的表面张力： wF  8090 , wF = wD  7080 ， wD = wW  90100 ， wW = 塔顶表面张力： ])1[( ])1[( 22cDDwDDcDDwDDcDwD VxVxVx Vx  12/14/2020 化工原理课程设计 11 = )( ])[( 2   ]lg[ 2cDwDB  == ][ 3/23/2 wDwDcDcD VqVTqQ   = ])( )([ 3/23/2  A=B+Q== 联立方程组 ]lg[A 2scDswD ， scD + swD =1 代入求得 swD = ， scD = 4/1D =()1/4+ ()1/4 , D = 原料表面张力：])1[( ])1[(22cFDwFFcFFwFFcFwF VxVxVx Vx  = )( ])[( 2   ]lg[B 2cFwF == ][ 3/23/2wFwFcFcF VqVTqQ   = ])( )([ 3/23/2  A=B+Q== 联立方程组 ]lg[A 2scFswF , 1 scFswF  代入求得 swF ， scF 4/14/14/1 )(6 3 6 )(3 6 3 F ， F = 12/14/2020 化工原理课程设计 12 塔底表面张力：])1[( ])1[(22cWWwWWcWWwWWcWwW VxVxVx Vx  )( ])[( 2   ]lg [B 2  cWwW ][ 3/2WW3/2WW wwcc VqVTqQ   = ])(58 .832 )(15 .22[99 . 3/23/2  A=B+Q== 联立方程组 ]lg[AW2 Wscsw , 1WW  scsw  代入求得 0 .0 1 5 0 .9 8 5 , WW  scsw  4/14/14/1W )5 .2 21(0 5 )5 8 . 8 3(9 8  , W = 1) 精馏段的平均表面张力为： 1 = )/2( DF  2) 提留段的平均表面张力为： ) /2( WF2   混合物的粘度 计算公式 ： BATAlg1  式中 1 —— 液体温度为 T时的粘度， mPa s T—— 温度， K A,B—— 液体粘度常数 水粘度计算公式： 1 =（ 1++） t（℃） t + 水 mPa s ， 醇 mPa s t + 39。 水 mPa s ， 39。 醇 mPa s 1）精馏段粘度 ： 3 9 4 )1( 111  xx 水醇  mPa s 12/14/2020 化工原理课程设计 13 2） 提馏 段粘度 ： )1( 239。 239。 2  xx 水醇  mPa s 相对挥发度 由 ,  FF yx 得 F 由 ,  DD yx 得 W 由 0 0 6 ,0 0 0 7  WW yx 得 w 1） 精馏段的平均相对挥发度： 21 FD   = 2） 提馏 段的平均相对挥发度： 22 FW   = 理 论塔板的计算 理论版：指离开此版的气液两相平衡，而且塔板上液相组成均匀。 本次试验采用图解法计算理论板数。 根据 510 Pa 下乙醇 水的气液平衡组成可绘出平衡曲线，即 xy 曲线图。 泡点进料，所以 q=1，即 q为直线 x=xF。 根据相平衡曲线和精馏段提馏段方程， 用 Auto 12/14/2020 化工原理课程设计 14 CAD2020 绘制相平衡曲线，过 Dx 与对角线焦点 做平衡线下凹部分的切线 ，切点坐标为（ qq yx, ） ，（ qq yx , ） =（ ， ）最小回流比为 minR = R=2 minR = 在图上画操作线，由点 （ ,）起在平衡线与精馏段操作线间画阶梯，过精馏段操作线与 q 线交点，直到阶梯与平衡线的交点小于 为止，由此的到理论版数NT=20( 包 括 再 沸 器 ) 加 料 版 为 第 17 块 理 论 板。 绘 图 结 果 如 图 所 示 板效率与塔板结构 ,操作条件没物质的物理性质及流体力学性质有关，它反 映了实际塔板上传质过程进行的程度，板效率可用奥康奈公式 2 4 )(  LTE  计算。 其中：  —— 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 已知  = L 1= mPa s 所以 )(  TE ， 35  TTP ENN 精 12/14/2020 化工原理课程设计 15 2） 提留段 已知 39。  ， L mPa s 所以 )( 2 4 39。  TE , 7 1439。 39。 TTP ENN 提 全塔所需实际塔板数： 42735NN P  提精PPN 全塔效率： %%10042 120%100E T  PTNN 加料板位置在第 39块塔板 塔径的初步设计 气液相体积流量计算 根据 x— y图查图计算： minR = 取 R=2 minR = 1)精馏段。