【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 精餾塔全塔物料恒算 qFn,：原料液流量（ /kmol h ） Fx ：原料組成（摩爾分?jǐn)?shù)） qDn,：塔頂產(chǎn)品流量（ /kmol h ） Dx ：塔頂組成（摩爾分?jǐn)?shù)） Wn,q ：塔底殘液流量（ /kmol h ） Wx ：塔底組成（摩爾分?jǐn)?shù)） 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 X 乙醇 MA = kmolkg 水 MB = kmolkg 進(jìn)料液中輕組分 (乙醇 )質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 45％的摩爾分率 ???F 塔頂輕組分 (乙 醇 )質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 92％的摩爾分率 ???D 塔底輕組分 (乙醇 )質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5％的摩爾分率由 菏澤學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 17 w?(后計(jì)算得出 ) 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 MF = 8 0 4 4 ???? ）（ kmolkg 3 2 3 3 ????? ）（D kmolkg Mw = 0 8 0 0 ???? ）（ kmolkg 塔頂產(chǎn)出量 )(24330 1015 0003, ????????qDnhKmol hK m o lx xFDDnFn %100%%100q ,q ???????? 3 5 9 6 4, ?? q Wn WWnDDnFFn xx qqq , x ?? , , ??????? wn DDnFFnw q xqxqx 聯(lián)立解得 , ?q Fn hKmol ?Fx , ?q Dn hKmol ?Dx , ?Wn hKmol ?wx 菏澤學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 18 表 1 物料衡算數(shù)據(jù)記錄 由圖查出組成 ?Fx 的乙醇 水溶液泡點(diǎn)為 176。 C，在平均溫度為（ +30） /2= 下，由《化工原理》（第三版，王志魁）附錄查得乙醇與水的有關(guān)物性為： 乙醇的摩爾熱容： 3 .0 2 4 6 1 3 8 .9 2 /( )mAC k J k m o l K? ? ? ? 乙醇的摩爾汽化潛熱： 914 .2 46 420 53. 2 /( )Ar k J k om l K? ? ? ? 水的摩爾熱容： 5618 [ ( ) ]60 50 / ( )mBCk J k om l K?? ? ? ? ???? 水的摩爾汽化潛熱： 2 3 9 2 .8 6 1 8 4 3 0 7 1 .4 8 /Br k J k m o l? ? ? 比較水與乙醇的摩 爾汽化潛熱可知，系統(tǒng)滿足衡摩爾流的假定。加料液的平均摩爾熱容： qFn, qDn, Wn,q 菏澤學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 19 )()( kk m o lkJXCCC BmBmA ????????? 加料液的平均汽化熱： K m o lKJXrXrr BBAA 2 8 2 4)( 3 0 7 2 0 5 3 ???????? )( )(1q ???????? tTrC mp 最小回流比及操作回流比的確定 （ 1） q 線方程： ?????????? qqFqq xxq xxq qy 做出下圖， 得 q 線與平衡線的交點(diǎn)（ ， ），即 ?ex ， ?e 菏澤學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 20 由， inm in ???RR得 0122min ?R （ 2）過(guò)點(diǎn)（ 0..833， ）做平衡線的切線，交 Y 軸于點(diǎn)（ 0， ） 由， 1minmin ??RR得 ?R 取較大的回流比，故 ?R 根據(jù) m in m in( ~ 2)RR? ，取 R= 精餾段和提餾段操作線的確定 精餾段液相流量 ： hk m o lRqq nDnL ???? 精餾段汽相流量： ? ? 1 4 2 23 5 )12 1 (1 , ?????? DnnV qRq hkmol 精餾段操作線方程： ,1 ?????? nDVn Dnnvn Lnn xxqqxqqy 提餾段液相流量： 2 8 1 04 9 6 9 4 5., ??????? FnLnLn qqqq hkmol 提餾段汽相流量： 1 4 2 21 4 8 82 8 1 0, ????? ?? WnLnVn qqq hkmol 提餾段操作線方程： ,,1??????????????nnVnDFnDDnnVnLnnxxqxqxqxqqy 理論及實(shí)際塔板數(shù)的確定 A 用圖解法求解理論板數(shù) 在 yx 圖上分別畫出提餾段方程和精餾段方程，利用圖解法可以求出理論塔板數(shù)為 16 塊（含塔釜）。 其中第 13 理論板為進(jìn)料板。見下圖 B 用奧康奈爾法對(duì)全塔效率進(jìn)行估算： 菏澤學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 21 （ 1）由相平衡方程式1 ( 1)xy x??? ??，可得 ( 1)( 1)yxxy? ?? ? 根據(jù)乙醇 水體系的相平衡數(shù)據(jù)可以查得： ?? Dxy 1 7 ( )x ? 塔 頂 第 一 塊 板 y ? 0 .2 0 6 9 ( )Fx ? 加 料 板 ? ( )Wy ? 塔 釜 因此可以求得： 11111( 1 ) 0 . 7 7 9 0 ( 0 . 7 4 2 7 1 ) 1 . 2 2 1 2( 1 ) 0 . 7 4 2 7 ( 0 . 7 7 9 0 1 )yxxy? ? ??? ? ?? ? ? ( 1 ) 0 . 5 3 0 3 (0 . 2 0 6 9 1 ) 4 . 3 2 7 8( 1 ) 0 . 2 0 6 9 (0 . 5 3 0 3 1 )FFFFFyxxy? ? ??? ? ?? ? ? 菏澤學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 22 ( 1 ) 0 . 0 2 5 1 ( 0 . 0 0 2 8 1 ) 9 . 1 6 9 3( 1 ) 0 . 0 0 2 8 ( 0 . 0 2 5 1 1 )WWWWWyxxy? ? ??? ? ?? ? ? 平均相對(duì)揮發(fā)度的求?。? 33 1 1 .2 2 1 2 4 .3 2 7 8 9 .1 6 9 3 3 .6 4 5 8FW? ? ? ?? ? ? ? ? (2)根據(jù)乙醇 水體系的相平衡數(shù)據(jù)可以查得： 塔 頂： ? ， ?? 塔釜： ? , ?? 塔頂和塔釜的算術(shù)平均溫度： 7 8 . 3 1 9 9 . 2 3 8 8 . 7 722WDtt? ?? ? ? ? 由《化工原理》（第三版，化學(xué)工業(yè)出版社，王志魁）書中附表 12 查得： 在 176。 C 下， m P a s? ??乙 醇 ， Pa s? ??水 根據(jù)公式 lg lgLm i ix???? 得 [ 0 . 2 0 6 9 l g 0 . 4 1 0 ( 1 0 . 2 0 6 9 ) l g 0 . 3 1 5 ]1 0 0 .3 3 2 7Lm m P a s? ? ? ? ?? ? ? （ 1） 由奧康奈爾關(guān)聯(lián)式： 0. 24 5 0. 24 50. 49 ( ) 0. 49 ( 3. 64 58 0. 33 27 ) 46 .7 4%TLE ?? ??? ? ? ? ? C 求解實(shí)際塔板數(shù) 1 1 6 1 3 2 .1 24 6 .7 4 %T TNN E ? ?? ? ? 取 N=33 第六章 塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 精餾塔塔徑的計(jì)算 A. 查得有關(guān)乙醇與水的安托因方程： 乙醇： 1 6 5 2 . 0 5l g ( / ) 7 . 3 3 8 2 7( / ) ( / ) 2 3 1 . 4 8s BP k P a A T K C T K? ? ? ??? 得 : [ 7 .3 3 8 2 7 ]0 ( / ) 2 3 1 .4 810 TKAP ? ?? 菏澤學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 23 水： 1 6 5 7 . 4 6l g ( / ) 7 . 0 7 4 0 6( / ) ( / ) 2 2 7 . 0 3s BP k P a A T K C T K? ? ? ??? 得： [ 7 .0 7 4 0 6 ]0 ( / ) 2 2 7 .0 310 TKBP ? ?? 將 00,ABPP代入 00A A B BP x P x P?? 進(jìn)行試差，求塔頂、進(jìn)料板、及塔釜的壓力和溫度： 1) 塔頂： ?P ， ?? xxA 試差得 Ct ?? 2) 進(jìn)料板位置： 13?FN 精餾段實(shí)際板層數(shù)： % 13 ???精N 每層塔板壓降： kPa?? 進(jìn)料板壓力： k p aP F ???? 進(jìn)料板： kpaPF ? ， ?? FA xx 試差得 CtF ?? 3) 提餾段實(shí)際板層數(shù)： N ??提 （ 31 ） /%= 5 塔釜壓力： 1 1 5 ????WP 塔釜： ?? WA xx ， 試差得 CtW ?? 求得精餾段及提餾段的平均壓力及溫度： 精餾段： Cttt Fm ?????? k paP m ??? 提餾段： Cttt WFm ?????? k pappP FWm ????? 平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算 ： 塔頂： , ?????DVM kmolkg 菏澤學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 24 6 5 5 0 7 0 2 , ?????DLM kmolkg 進(jìn)料板： 0 4 8 6 9 3 0 ?????VFM kmolkg 8 0 5 7 5 4 ?????LFM kmolkg 塔釜： 0 7 8 9 7 0 , ?????WVM kmolkg , ?????WLM kmolkg 精餾段平均摩爾質(zhì)量： 68 04 , ????? DVFVV MMM kmolkg 72 65 , ????? DLFLL MMM kmolkg 提餾段平均摩爾質(zhì)量： , ????? WVFVV MMM kmolkg 39。 2 3 . 7 9 1 8 . 0 8 2 0 . 9 4 /22L F m L w mLm MMM k g k m o l? ?? ? ? , ????? WLFLL MMM kmolkg 表 2 平均摩 爾質(zhì)量的計(jì)算 塔頂 VDmM kmolkg 精餾段平均摩爾質(zhì)量 vmM kmolkg LDmM kmolkg LmM kmolkg 進(jìn)料板 VFmM kmolkg 提餾段平均摩爾質(zhì)量 39。VmM kmolkg LFmM kmolkg 39。LmM kmolkg 塔釜 VwmM kmolkg LwmM kmolkg