分离乙醇—水混合液的筛板精馏塔设计_化工课程设计任务书(编辑修改稿)

分离乙醇—水混合液的筛板精馏塔设计_化工课程设计任务书(编辑修改稿)内容摘要：

    4 6 ( 1 ) 1 8 2 0 . 4 7 /L F F FM x x k g k m o l      46 ( 1 ) 18 18 .9 2 /LW W WM x x k g k m ol      1 3 9 .8 0 2 0 .4 7 3 0 .1 3 5 /22L D L FL MMM k g k m o l   2 1 8 . 9 2 2 0 . 4 7 1 9 . 7 0 /22L w L FL MMM k g k m o l   4 6 ( 1 ) 1 8 4 0 . 6 1 /v D D DM y y k g k m o l      4 6 ( 1 ) 1 8 2 9 . 8 3 /v F F FM y y k g k m o l      4 6 ( 1 ) 1 8 2 4 .3 6 /v W W WM y y k g k m o l      1 4 0 .6 1 2 9 .8 3 3 5 .2 2 /22v D v Fv MMM k g k m o l   2 2 4 . 3 6 2 9 . 8 3 2 7 . 1 0 /22v w v Fv MMM k g k m o l   混合液体表面张力 46 6 1 . 7 97 4 4 . 4 3CCD CDmV m l   46 6 3 . 0 87 2 9 . 2 1CCW CWmV m l   化学与环境工程学院 0409402 班 12 / 42 46 6 2 . 8 27 3 2 . 1 8 6CCF CFmV m l   18 1 8 . 6 69 6 4 . 6 4WWF WFmV m l   mlmV WDWWD   18 1 8 . 6 69 6 4 . 8 2WWW WWmV m l   由内差法求得在 tF tD tW下的乙醇和水的表面张力 乙醇表面张力： 水表面张力 温度， ℃ 0 20 40 60 80 100 σ， m N/m 乙醇表面张力 σ CF= 水表面张力 σ wF=塔顶表面张力 444 0. 14 62 .9 9 0. 77 88 17 .3 0D     σ D=原料表面张力 444 0. 88 5 61 .7 4 0. 08 9 16 .6 8F     σ F=塔底表面张力 444 0 . 9 9 9 6 5 8 . 6 5 0 . 0 3 2 9 1 6 . 1 3w     σ w=(1)精馏段的平均表面张力 σ 1=(+)/2=(2)提馏段的平均表面张力：σ 2=（ +） /2= 相对挥发度 由 xF=% yF=% 得0 . 5 8 4 16 . 5 6 2 9 20 . 0 8 9 1 4 . 3 7 5 61 0 . 5 8 4 1 0 . 4 5 6 5 3 11 0 . 0 8 9Fa    由 xD=% yD=% 得 1 0 .8 0 7 5 1 0 .7 7 8 8Da    由 xW=% yw=% 得0 . 2 2 7 36 . 9 0 8 1 4 60 . 0 3 2 9 4 . 1 3 8 61 0 . 2 2 7 3 0 . 8 0 4 0 5 81 0 . 0 3 2 9aw    (1)精馏段的平均相对挥发度     提 馏 段的平均相对挥发度     温度， ℃ 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 σ， m N/m 18 化学与环境工程学院 0409402 班 13 / 42 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 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 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： 化学与环境工程学院 0409402 班 14 / 42 YC = =,易做得提留段 、精馏段和 q线 的操作线 ， 作图如下： 由图知，理论塔板数 : 精馏段需 NT1 = 10 块，提馏段需 NT2 = 31=2 块。 实际塔板数确定： 12 0 . 3 5 6 1 1 0 . 3 2 7 8 0 0 . 3 4 1 9 5 522a v i i uuu x u       d d 由奥康奈尔公式    0 . 2 4 5 0 . 2 4 50 . 4 9 d 0 . 4 9 3 . 1 9 9 0 . 3 4 1 9 5 5 0 . 4 8 7T a vEu       全塔所需实际塔板数： 121 0 0 % 2 4 . 6 4 2 50 . 4 8 7TP TNN E    块 精馏段实际板数：1 10 1 0 0 % 2 0 . 5 3 2 10 . 4 8 7PN     块 提馏段实际板数： 2 25 21 4PN    块 进料板位置第 22 块板。 化学与环境工程学院 0409402 班 15 / 42 第四章 塔体的主要工艺尺寸计算 塔体主要尺寸确定 塔径的初步计算 气液相体积流量计算 （ 1）精馏段 质量流量： 11 3 0 .1 3 5 0 .0 1 9 1 1 0 .6 7 3 /LL M L k g s    11 3 5 . 0 2 0 . 0 2 8 8 3 0 1 . 0 1 /V VV M k g s    体积流量：11 4 31 76 9 10 /83 0LSLL m s    11 31 1 50 / 63VSVV m s   （ 2）提馏 段 质量流量： 22 19 .7 0 0. 14 82 56 2. 92 1 /LL M L k g s    22 27 .1 0 0. 02 88 30 0. 78 12 93 /VV M V k g s    体积流量：22 32 21 03 16 /92 8LSLL m s   22 32 /VSVV m s   精馏段塔径计算 由 u=(安全系数 )Umax,安全系数 =— ， Umax= LVVc 横坐标数值： 1 1110 . 0 0 0 6 8 9 8 3 5 . 4 0 . 0 2 0 30 . 9 5 0 1 . 0 6 3S LSvLV     取板间距： Ht= , hL= .则 Ht hL= 查 下 图可知 C20= , 化学与环境工程学院 0409402 班 16 / 42 3 8 . 9 5( ) 0 . 0 8 9 ( ) 0 . 1 0 22 0 2 0CC     m a x 8 3 5 . 4 00 . 1 0 2 2 . 8 6 /1 . 0 6 3u m s 取安全系数为 ，则空塔气速 1 m a x0 . 7 0 . 7 * 2 . 8 6 2 . 0 0 2 /u u m s   1114 4 0 . 9 5 6 0 . 7 82 . 4 7 2SVDmu    按标准塔径圆整后为 2D = 塔截面积为 2 2 20 . 7 8 5 * 0 . 9 0 . 6 3 64TA D m   实际空塔气速为 1 0 .9 5 0 1 .5 0 /0 .5 0 2 4STVu m sA   提留段塔径计算 横坐标数值： 2 2220 . 0 0 3 1 6 9 2 4 . 4 8 0 . 1 0 01 . 1 8 0 . 6 6 2 5S LSVLV     取板间距： Ht= , hL= .则 Ht hL= 查图可知 C20= , 20 5 5 . 2 3( ) 0 . 0 8 ( ) 0 . 0 9 82 0 2 0CC     m a x 9 2 4 . 4 80 . 0 9 8 3 . 2 9 /0 . 6 6 2 5u m s 化学与环境工程学院 0409402 班 17 / 42 取安全系数为 ，则空塔 气速 2 m a x0. 7 0. 7 * 3. 29 2. 30 /u u m s   21 24 4 1 . 1 8 0 . 8 1 0 . 9 0* 2 . 3 0SVDmu     按标准塔径圆整后为 2D = 塔截面积为 2 2 20 . 7 8 5 0 . 7 0 . 6 3 64TA D m    实际空塔气速为 1 1 .1 8 1 .8 6 /0 .3 8 5STVu m sA   综上：塔径 D=，选择单 流型塔板，截面积  精馏段有效高度 1 ( 21 1 ) mZ     提馏段有 效高度 2 ( 4 1 ) 0. 45 1. 35 mZ     全塔的有效高度 Z =+ = 溢流装置计算 堰长 Wl 对单 流型，一般 ~  取 Wl == 溢流堰高度（出口堰高） Wh W L OWh h h 选择平直堰 堰上层高度 2 / 32 .8 ( / )1000O W h Wh E l l 42 . 5 2 . 56 . 8 9 1 0 3 6 0 0 7 . 3 4( ) (0 . 6 4 8 )hwll 又 Dlw 查 下 图得 E= 化学与环境工程学院 0409402 班 18 / 42 塔板上清液层高度 mh ~  在此取 mhL  （ 1） 精馏段 4 2 / 4 9 10 36 3 ( ) 07 210 00 48owhm    L owh h h m     （ 2） 提留段 / 2 / 32 . 8 4 0 . 0 0 3 1 6 3 6 0 01 . 0 3 ( ) 0 . 0 1 9 81 0 0 0 0 . 6 4 8ow     L owh h h m     弓形降液管宽度 dW 和截面积 fA 由  查 得 TfAA ， 22 2 2d 0 .9 0 .9 0 .6 4 8 0 .1 3 7 72 2 2 2 2 2wlDDWm                      溢流中间 降液管宽度 dW  则 2T0 . 0 8 0 . 0 8 0 . 6 3 6 0 . 0 5 0 8 8fA A m    验算降液管内停留时间 精馏段：41 0 . 0 5 0 8 8 0 . 4 5 3 3 . 2 3 56 . 8 9 1 0fTSAH ssL    提留段： //20 . 0 5 0 8 8 0 . 4 5 7 . 2 5 50 . 0 0 3 1 6fTSAH ssL     化学与环境工程学院 0409402 班 19 / 42 停留时间  5s，故降液管可使用 溢流堰宽度 2 2 22b 0 .9 0 .9 0 .6 4 8W ( ) 0 .1 3 7 72 2 2 2 2 2wlDD m                      塔板设计 塔板分布 本设计塔径 D= 采用分块式塔板 浮阀的选型： F1Q4B 型阀片厚度 ，阀重 ，塔板厚 4mm. 浮阀数目与排列 (1)精馏段 取阀孔动能因子 F0=12. 则孔速 001 1 12 1 1 .6 41 .0 6 3VFu    每层塔板上浮阀数目为 1220 0 1 0 . 9 5 0 6 8 . 3 6/ 4 0 . 7 8 5 0 .。