【正文】 料，以免受泵操作波動的影響。該物系屬于恒沸物系，故不能用一般的蒸餾方法分離，可采用低壓普通蒸餾的方法。操作回流比取最小回流比的 2倍。塔釜采用直接接蒸汽加熱，塔底產品經冷卻后送至儲罐 。 蒸餾是通過物料在塔內的多次部分汽化與多次部分冷凝實現分離的，熱量自塔釜輸入，由冷凝器和冷卻器中的冷卻介質將余熱帶走。在此過程中，熱能利用率很低，為此在確定裝置流程時用考慮余熱的利用 塔頂冷凝裝置可采用全凝器、分凝器 — 全凝器兩種不同的設置。工業(yè)上以采用全凝器為主，以便于準確地控制回流比 另外，為保持塔的操作穩(wěn)定性，流程中除用泵直接送入原料外也可采用高位槽送料，以免受泵操作波動的影響。 。 3 三．塔的工藝計算 精餾塔的物料衡算 3． 原料液及塔頂、塔底產品的摩爾分率 甲 醇的摩爾品質 AM = 32 kg/kmol 水的摩爾品質 BM = kg/kmol Fx = ? = Dx = ? = wx = ? = . 原料液及塔頂、塔底產品的平均摩爾質量 FM =? +（ ） ? = kg/kmol DM =? +()? = kg/kmol WM=?+()? = kg/kmol 物料衡算 塔頂產品量： F= 1066000 3?? ? = 總物料衡算： = D+W 甲醇 物料衡算： Fx =D? + 聯立解得： D= kmol/h W= kmol/h 4 物料衡算匯總如下表： 塔板數的確定 理論板層數 TN 的求取 對 甲醇 — 水物系，可采用圖解法求理論板層數。 由手冊查得 甲醇 — 水物系的汽液平衡資料，繪出 x— y圖 甲醇 ~水溶液體系的平衡數據 摩爾流量kmol/h 摩爾組成 % 平均分子量g/mol 原料 F 甲醇 水 釜液 W 甲醇 水 餾出液 D 甲醇 水 5 ① 求最小回流比及操作回流比 采用作圖法求最小回流比。在圖中對角在線，自點 e(,)作垂線，即為進料線（ q線），該線與平衡線的交點坐標為 qy =， qx =。故最小回流比為： i n ???????qqqD xy yxR 實際操作回流比 R=2 ②求精餾塔的氣、液相負荷 L =RD=2? = kmol/h V =(R+1)D=(2+1)? = kmol/h L? =L+F=+= kmol/h V? =V = ③求操作線方程 精餾段操作線方程為 y= 1?RR x+ 11?R Dx = x32 +31 ? =+ 提餾段操作線方程為 y? =VL?? x? WxVW?= ???x =? 圖解法求理論塔板數 6 采 用 圖 解 法 求 理 論 板 層 數 ， 求 解 結 果 如圖 ： 總理論板層數 TN =9 （包括再沸器） 進料板位置 FN =5 實際板數的求取 全塔效率 0E =50% 精餾段實際板層數 精N =5/=10 提餾段實際板層數 提N =4/=8 精餾塔的物性計算 精餾段物性計算 塔頂操作壓力 DP =+= kpa 每層塔板壓降 P? = kpa 進料板壓力 FP =+? 9= kpa 精流段平均壓力 mP =（ +） /2= kpa 7 依據操作壓力，由泡點方程 通過試差法計算出泡點溫度，其中 甲醇 ，水的飽和蒸汽壓用安托尼方程計算。查手冊（《化學方程手冊》第一卷）可得 Antonie 方程 lg 0p =ACTB? （ vpP 為在 T溫度下的蒸汽壓， mmHg） 對于 甲醇 ， A=， B=， C= 塔頂溫度 0AP = kpa , 代入解得 :Dt = C0 泡點進料 0AP = FP = kpa, 代入解得 :Ft = 精餾段平均溫度 mt =（ Dt +Ft ） /2= 塔頂平均摩爾質量計算： 由 Dx = 1y =，查平衡曲線，得 1x = VDmM =? +（ ） ? = LDmM =? +（ ） ? = 進料板平均摩爾質量計算： 由圖解理論板，得 Fy = 查平衡曲線， 得 Fx = )( )( ?????? ??????L F mVFmMM 精餾段平均摩爾質量為： )(2/)( )(2/)( ????? ????? L F mL D mLm VFmV D mVm MMM MMM 計算 ① 氣相平均密度計算： 由理想氣體狀態(tài)方程計算得， )( ??? ??? mVmmVm RTMP? kg/ 3m ② 液相平均密度計算： 8 液相平均密度依下式計算，即 iiLma?? ??1 塔頂液相平均密度的計算： 由 CtF ? ，查手冊得， 3/ mkgB ?? 精餾段液相平均密度為 300 /)/(1 mkgL F m ???? ??? ?? 液相平均表面張力依下式計算，即 iiLm x?? ?? 塔頂液相平均表面張力的計算： 由 CtD ? ，查手冊（《化學方程手冊》第一卷）得， mmNA /?? ， mmNB /?? )()1 ???????? BDADL D m xx ??? （ = mmN/ 進料板液相平均表面張力的計算： 由 CtF ? ，查手冊得， mmNA /?? ， mmNB /?? 5 5 )1 ???????? ）（（ BFAFL F m xx ??? mmN /? 精餾 段液相平均表面張力為： mmNL F mL D mLm /)(2/)( ????? ??? 提餾段物性計算 操作壓力計算 每層塔板壓降 KPaP ?? 進料板壓力 KPaPF ? 塔底操作壓力 K P aP w ???? 9 提餾段平均壓力 ? ? K P aP m 0 92/ 0 1 1/ ??? 操作溫度計算 由安托尼方程 CT BApvp ???ln KPaPw ? 時， T= 則 wt =? 而 CtF ?? ， 則提餾段溫度 ? ? Ct m ? ??? 平均摩爾量計算 塔底平均摩爾質量計算 由 , /1/1/1 ???? yxyx w （因為 ，就近似相等，誤差可忽略） )0 0 ( 0 ??????V W mM )0 0 ( 0 ??????L W mM 進料板平均摩爾質量 VFmM = LFmM = 提餾段平均摩爾質量 )( ???VmM )( ???LmM 平均密度計算 ① 氣相平均密度計算： 由前計算可得知 3/ mKgVm ?? ② 液相平均密度計算 液相平均密度依照下列公式計算，即 iiLma ?? ??1 塔底液相平均密 度計算， , Ctw ?? 查手冊（《化學方程手冊》第一卷）得 10 A? =3mkg 則 3400 mkgL W m ?????? ）（）（ ??? ?? 由前面計算，進料板液相密度 4 4 mkgL F m ?? ? 提餾段液相平均密度 3/ 6 72/) 9 4 4( mkgLm ???? 四 精餾塔的塔體工藝尺寸計算 塔徑的計算 精餾段的氣、液 相體積流率為： smLMLsmVMVLmLmsVmVms/ / 33?? ?????????? 由 VVLC ? ??? ??m ax ，式中 C= )20( LC ? 20C 由史密斯關聯圖可查得， 先算橫坐標： ) ( )( 2/12/1 ?????VLhhVL ?? 取板間距 mHT ? ，板上液層高度 mhL ? ，則 mhH LT ???? 查史密斯關聯圖得， ?C 11 )20 ()20( ???? LCC ? a x ????? 取安全系數為 ，則空塔氣速為 m a x ???? ?? sm/ mVD S ????? ?? 按標準塔徑圓整后， D= 塔截面積為： 222 )(44 mDAT ???? ?? 實際空塔氣速為： smAV TS / ???? 塔高的計算 塔的高度可以由下式計算： WFTTD HHSHHSNHZ ??????? )2( 已知實際塔板數 N=18為塊，板間距為 ，由于料液較清潔，無需經常清洗，可每隔六塊板設一個人孔，則人