年产45万吨乙醇精馏工段工艺设计毕业论文(编辑修改稿)

年产45万吨乙醇精馏工段工艺设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

00/= F=D+W （ 34） F D Wx F x D x W （ 35） 即 =+ 8 经计算得： F= 理论塔板 数 的 确定 理论塔板数 NT 的求取 （ 1） 乙醇 水相平衡数据 表 常压下乙醇 水气液平衡组成（摩尔）与温度关系 温度 /℃ 液相 气相 温度 /℃ 液相 气相 温度/℃ 液相 气相 100 本题中，塔内压力接近于常压（实际上略高于常压），而表中所给为常压下的相平 衡数据，因为操作压力偏离常压很小，所以其对 xy 平衡关系的影响完全可以忽略。 （ 2）确定操作的回流比 R 理论板：指离开这种板的气液两相互成平衡，而且塔板上液相组成均匀。 理论板的计算方法：可采用逐板计算法，图解法，在本次实验设计中采用图解法。 根据 5 下，乙醇 — 水的气液平衡组成关系可绘出平衡曲线，即 xy 曲线图，泡点进料， q = 1，即 q 为一直线，本平衡 曲线 具有下凹部分， 精馏段 操作线尚未落到平衡线前，已与平衡线相切，  ,  ,所以 minR  ， 操作回流比 m inR 1. 5R 1. 5 2. 97 5= 4. 46   9 图 乙醇 水图解法示意图 （ 3） 求取理论塔板数 Dn 1 n nxRy x + 0 . 8 1 7 x 0 . 1 6 6R 1 R 1   已 知 ： 精 馏 段 操 作 方 程 ： m1 2 .4 0 4 0 .0 0 0 5 6myx 提 馏 段 操 作 方 程 ： 在图上作操作线，由点（ , ）起在平衡线与操作线间画阶梯，过精馏段操作线与 q 线交 点 ， 直到阶梯与平衡线交点小于 为止，由此得到理论板 N T =26 块（包括再沸器）加料板为第 14 块理论板。 实际塔板数 NP 板效率与塔板结构、操作条件、物质的物理性质及流体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。 板效率计算可用奥康奈尔公式 2 4 )(  LET  (36) 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 smPa （ 1） 利用表 中数据由拉格朗日插值可求得 tF、 tD、 tW tF ： Ft 8 9 .08 9 .0 8 6 .70 .0 7 2 0 .0 9 7 0 .2 0 6 7 0 .0 7 2  tF = ℃ tD ： Dt 7 8 . 1 57 8 . 1 5 7 8 . 4 10 . 8 9 4 0 . 7 4 7 0 . 8 5 9 7 0 . 8 9 4  tD = ℃ tW ： Wt 1 0 01 0 0 9 5 .50 0 .0 1 9 0 .0 0 0 4 0  tW = ℃ 10 精馏段平均温度： FD1 tt 8 5 . 5 7 8 . 1 3t 8 1 . 8 222    ℃ 提馏段平均温度： Fw2 tt 8 5 . 5 9 9 . 9 0t 9 2 . 722    ℃ （ 2）精馏塔平均组成：可以由平均温度计算 1t 8 1 .8 2精 馏 段 :由 ℃ 11 18 4 . 1 8 2 . 7 8 1 . 8 2 8 2 . 7x : , x 0 . 2 7 70 . 1 6 6 0 . 2 3 4 x 0 . 2 3 4液 相 组 成 18 4 . 1 8 2 . 7 8 1 . 8 1 5 8 2 . 7y : , y 0 . 5 6 80 . 5 0 9 0 . 5 4 5 y 0 . 5 4 5气 相 组 成 2 9 2 .7tC提 馏 段 ： 由 2 29 5 . 5 8 9 . 0 9 2 . 7 8 9 . 0x : x 2 0 . 0 4 1 80 . 0 1 9 0 . 0 7 2 x 0 . 0 7 2 液 相 组 成 ， 22 29 5 . 5 8 9 . 0 9 2 . 7 8 9 . 0y : y 0 . 2 6 4 30 . 1 7 0 0 . 3 8 9 y 0 . 3 8 9气 相 组 成 ， （ 3） 相对挥发度 精馏段挥发度：由 Ax  ， Ay  得 Bx  ， By  ABBAyx 0 . 5 6 8 0 . 7 2 3 3 . 4 3y x 0 . 4 3 2 0 . 2 7 7    （ 37） 提馏段挥发度：由 Ax39。  ， Ay39。  得 Bx39。  ， By39。  39。 39。 39。 AB39。 39。 BAyx 0 . 2 6 4 3 0 . 9 5 8 2 8 . 2 4y x 0 . 7 3 5 7 0 . 0 4 1 8    （ 38） （ 4） 实际塔板数 精馏段 已知：  ，iL 1 i Lx x = 3 4 .7 8 m P a s      水 L 水 所以： 0 . 2 4 5TE 0 . 4 9 ( 3 . 4 3 0 . 3 4 7 8 ) 0 . 4 7    （ 39） 11 TP TN 14N 2 9 .7E 0 .4 7  精 （ 310） 故 ： PN 30精 块 提馏段 已知： 39。  ， L2 83 m P a s   所以： 39。 0 . 2 4 5TE 0 . 4 9 ( 8 . 2 4 0 . 3 0 8 3 ) 0 . 3 9    39。 39。 TP 39。 TN 1 2 1N 2 8 .2E 0 .3 9  提 （ 311） 故： 29 块 全塔所需实际塔板数： P PPN N N 3 0 2 9 5 9    提精 块 全塔效率： TTPN 2 6 1E 1 0 0 % 4 2 . 3 7 %N 5 9    （ 312） 加 料板位置在第 30 块塔板。 精馏塔操作工艺条件及相关物性数据的计算 （ 1） 平均压力 Pｍ 取每层塔板压降为 kPa 精馏塔塔顶的压力为 4 kPa(表压 ) 塔顶： PD=+4= 加料板： PF=+ 30= 塔底： PW=+ 29= kPa 精馏段平均压力 Pm1=（ +） /2= kPa 提馏段平均压力 Pm2=（ +） /2= kPa （ 2） 平均 温度 由 （ 1） 知 精馏段平均温度 为 ℃ 提馏段平均温度 为 ℃ （ 3） 平均密度 已知：混合液密度： BBAALaa  1（ a 为质量分数，  为平均相对分子质量 ） 混合气密度： 12 v Pm  (313) 1t 精 馏 段 ： ℃ 由 （ 2） 知精馏段液相组成 x1=% 气相组成 y1=% L1M 4 6 0 . 2 7 7 1 8 ( 1 0 . 2 7 7 ) 2 5 . 7 6 k g / k m o l      V1M 4 6 0 . 5 6 . 8 1 8 ( 1 0 . 5 6 . 8 ) 3 3 . 9 0 k g / k m o l      2 提 馏 段 ： ℃ 由 （ 2） 知提馏段液相组成 x2=% 气相组成 y2=% 所以 L2M 4 6 0 . 0 4 1 8 1 8 ( 1 0 . 0 4 1 8 ) 1 9 . 1 7 k g / k m o l      V2M 4 6 0 . 2 6 4 3 1 8 ( 1 0 . 2 6 4 3 ) 2 5 . 1 4 k g / k m o l      表 由不同温度下乙醇和水的密度 温度 /℃ )/( 3mkgc )/( 3mkgw 80 85 90 95 100 735 730 724 720 716 971． 8 968． 6 965． 3 961． 85 958． 4 由上表可得出不同温度下水和乙醇的密度（单位： 3kgm ）。 1t  ℃ 8 5 8 0 8 1 . 8 2 8 09 6 8 . 6 9 7 1 . 8 7 3 5  乙, / m乙 8 5 8 0 8 1 . 8 2 8 09 6 8 . 6 9 7 1 . 8 9 7 1 . 8  水, / m水 同理： 2t  ℃ ， , / m乙 , g / m水 在精馏段：液相密度：  L10 . 2 7 7 4 6 / 0 . 2 7 7 4 6 1 8 1 0 . 2 7 71 1 0 . 4 8 9 27 3 3 . 8 4 9 7 0 . 6 4      , 3L1 / m 汽相密度： 3V1 Pm v . m 10 9. 85 33 .9 0 = 1. 26 kg / mRT m 8. 31 4 +   （ 27 3. 15 81 .8 2 ） 在提馏段：液相密度： 13  L20 . 0 4 1 8 4 6 / 0 . 0 4 1 8 4 6 1 8 1 0 . 0 4 1 81 1 0 . 1 0 0 37 6 2 . 8 7 9 6 3 . 6 7      3L2 / m 汽相密度： 3V2 P m v . m = kg / mR T m +  （ ） （ 4） 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 公式： 4/1004/14/1  SWSWm  (314) 注： 00VxVxVxWWWWW  ， 00000 VxVx VxWW  S 0 0S W S W S S 0SxVx V , V   ， q 2 / 3w 2 / 300WW0VqB l g , Q 0 .4 4 1 VTq          2SWS W S 0S0A B Q , A l g , 1       式中，下角标 w、 o、 s 分别代表水，有机物及表面 部分； Wx 、 0x 指主体部分的分子数； WV 、 0V 指主体部分的分子体积； W 、 0 为纯水、有机物的表面张力；对乙醇 q=2 1 精 馏 段 ： ℃ 表 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 14 100 3wwwm 18V 1 8 . 5 4 c m / m o l0 . 9 7 0 6 4   （ 315） 3ooom 46V 6 2 . 6 8 c m / m o l0 . 7 3 3 8 4   （ 316） 19 0 8 0 1 6 . 2 1 7 . 1 5 1 6 . 9 8 m N m9 0 8 1 . 8 2 1 6 . 2        乙 醇乙 醇乙 醇 表 面 张 力 ： 得 ： 9 0 8 0 6 0 . 7 6 2 . 6 6 2 . 2 59 0 8 1 . 8 2 6 0 . 7。