乙酸乙酯車(chē)間工藝設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-20 13:59 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1沉降器上層569①乙酸乙酯83①乙酸乙酯94②水8②水4③乙醇9③乙醇22塔Ⅲ頂部餾出液3302沉降器下層827①三組分恒沸液①乙酸乙酯8A乙酸乙酯83②水88B水8③乙醇4C乙醇9②雙組分恒沸液A乙酸乙酯94B水6123添加水698合計(jì)1396 表5 進(jìn)出塔Ⅲ的物料衡算表加入支出序號(hào)物料名稱(chēng)純度%數(shù)量kg/h序號(hào)物料名稱(chēng)純度%數(shù)量kg/h1來(lái)自沉降器上層5691頂部餾出液330①乙酸乙酯94①三組分恒沸液②水4A乙酸乙酯83③乙醇2B水8C乙醇9②雙組分恒沸液A乙酸乙酯94B水6122塔底成品 乙酸乙酯239合計(jì)569合計(jì)569五. 設(shè)備設(shè)計(jì) 精餾塔Ⅱ的設(shè)計(jì) 塔Ⅱ中包含有3個(gè)組分(乙醇、乙酸乙酯和水)均為非理想液體，則需要利用實(shí)驗(yàn)獲得氣液相圖進(jìn)行逐板計(jì)算用。(1) 計(jì)算塔板數(shù)根據(jù)初步物料衡算的數(shù)據(jù)，必須作相應(yīng)的修正，方可作為精餾塔的設(shè)計(jì)用。①在初步物料衡算中，塔Ⅱ頂部逸出者為純?nèi)M分恒沸液，這樣就需要無(wú)窮個(gè)塔板數(shù)來(lái)完成。實(shí)際上含有水和乙醇各5摩爾百分?jǐn)?shù)，連同乙酸乙酯組成2個(gè)組成分別為水46%和乙酸乙酯54%與乙醇24%和乙酸乙酯76%的雙組分恒沸液。于是塔Ⅱ頂部餾出液組成如下： kg/h mol% mol%乙酸乙酯 E ＋554/46＋576/24= 水 W ＋5 = 乙醇 A ＋5 = 100②在初步物料衡算中，塔Ⅱ底部出料不含乙酸乙酯，這也屬不可能，實(shí)際上含有1mol%乙酸乙酯，而其它二組分的mol%含量降低至99%.于是塔Ⅱ底部餾出液組成如下： kg/h mol% mol%乙酸乙酯 E — +1 = 水 W 817 99% = 乙醇 A 99% = 100 進(jìn)料組成不變，于是進(jìn)出塔Ⅱ的物料衡算如下： xE= 餾出液：xW= xA= xE= 混合進(jìn)料：xW= xA= xE= 殘液： xW= xA= 于是進(jìn)出酯化器的物料衡算如下：表6 進(jìn)出塔Ⅱ的物料衡算表加入支出序號(hào)物料名稱(chēng)組成%數(shù)量kg/h序號(hào)物料名稱(chēng)組成%數(shù)量kg/h1混合進(jìn)料1塔頂餾出液①乙酸乙酯①乙酸乙酯②水②水③乙醇③乙醇2塔底殘液①乙酸乙酯②水③乙醇合計(jì)合計(jì)取100mol進(jìn)料液，；設(shè)D為餾出液摩爾數(shù)，則殘液摩爾數(shù)為(100－D) ＋(100－D)=5； D=殘液摩爾數(shù)為：100－D=100－=餾出液中E的摩爾數(shù)為：=殘液中E的摩爾數(shù)為：5－=餾出液中W的摩爾數(shù)為：=殘液中W的摩爾數(shù)為：－=餾出液中A的摩爾數(shù)為：=殘液中A的摩爾數(shù)為：－=由于上述系統(tǒng)和理想液體比較出入很大，今采用Colburn方法估算最小回流比。首先求出平均相對(duì)揮發(fā)度(αav）餾出液中：xE/(xE＋xW)=(＋)=。 xA=由平衡圖上找出：yE/(yE＋yW)=。 yE/yW=αt=（yE/yW）(xW/xE)=()()=殘液中：xE/(xE＋xW)=(＋)= 。 xA=由平衡圖上找出：yE/(yE＋yW)=。 yE/yW=αs=（yE/yW）(xW/xE)=()()=αav=(αtαs)1/2=()1/2=rf=xEf/xWf=5/=xlk=rf/(1＋rf)=xhk=xlk/rf=(Ln/D)=1/(α－1)(xDlk/xlk－xDhk/xhk)=1/(－1)(－)= D= Ln=D== Lm=Ln＋qF。 W=F－D對(duì)于進(jìn)料正在沸點(diǎn)的液體，q=1 F=100mol Lm=＋100=W=100－=Lm/W=247。=上提濃度 輕關(guān)鍵組分的摩爾分?jǐn)?shù)xn=xD/[(α－1)(Ln/D＋αxDhk/xhk)] =247。[(－1)(＋247。)] =rn=xn/xhk=247。=下提濃度 重關(guān)鍵組分的摩爾分?jǐn)?shù) αlk=(αt－αs)=(－)=xm=αlkxW/[(αlk－α)(Lm/W＋αxWlk/xlk)] =247。[(－)＋247。] =rm=xlk/xm=rm/rn=Ψ=1/[(1－0)(1－0)]=1因此,rm/rnΨ,算得的回流比太大試以(Ln/D)=；則Ln==；Lm=(Lm/W)=247。=xn=xD/[(α－1)(Ln/D＋αxDhk/xhk)] =247。[(＋247。)]=rn=xn/xhk=247。=xm=αlkxW/[(αlk－α)(Lm/W＋αxWlk/xlk)] =247。[(－)＋247。] =rm=xlk/x=247。=rm/rn=247。=因此，rm/rnΨ,算得的回流比太小。試以(Ln/D)=；則Ln==；Lm=(Lm/W)=247。=xn=xD/[(α－1)(Ln/D＋αxDhk/xhk)] =247。[(＋247。)]=rn=xn/xhk=247。=xm=αlkxW/[(αlk－α)(Lm/W＋αxWlk/xlk)] =247。[(－)＋247。] =rm=xlk/x=247。=rm/rn=247。=rm/rn與Ψ的數(shù)值相近 . 逐板計(jì)算 氣液相平衡數(shù)據(jù)可以表示成下列三種圖表： (1)yE/(yE＋yA)對(duì)xE/(xE＋xA)描繪，xW視作參量。 (2)yE/(yE＋yW)對(duì)xE/(xE＋xW)描繪，xA視作參量。(3)yW/(yW＋yA)對(duì)xW/(xW＋xA)描繪，xE視作參量。由于在任何情況下，液相的摩爾分?jǐn)?shù)（x）均為參數(shù)，平衡圖只能用來(lái)由液相組成來(lái)求取氣相組成。因此逐板計(jì)算時(shí)，從塔底由下往上算。從x的三個(gè)已知數(shù)(塔底的xE,xW和xA)出發(fā)，可求得二比值；或(1)和(2)。或(2)和(3)?；?3)和(1)，究竟選擇哪一對(duì)，應(yīng)以從圖上讀出數(shù)值為準(zhǔn)。如果采用(2)和(3)，則根據(jù)xE/(xE＋xW)和xA值讀出yE/(yE＋yW)。根據(jù)xW/(xW＋xA)和xE值讀出yW/(yW＋yA)值。設(shè)yE/(yE＋yW)=M，yW/(yW＋yA)=N；故yE=M/(1－M) yA=(1－N)/N∴yW=1/[(1－N)/N＋M/(1－M)＋1]求出yW后，yE和yA即可代入式子求得。下一塔板上的液相組成可以應(yīng)用操作線方程求得。 逐板計(jì)算的結(jié)果及討論 :1，上述逐板計(jì)算中，所采用的最宜回流比為10:2:1和5:1.(1) 如采用10:1。根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，作圖如下： 圖中說(shuō)明由第7塊塔板(由塔底數(shù)起)上加入來(lái)自塔Ⅰ的進(jìn)料，由第12塊板上加入來(lái)自沉降器的進(jìn)料。運(yùn)算到底19塊塔板時(shí)，所得餾出液即可近似達(dá)到所要求結(jié)果。 (2)如最宜回流比采用2:1，亦即小于最小回流比，算得的結(jié)果表明：由12塊塔板加入來(lái)自沉降器的加料的進(jìn)料后，乙醇的組成變?yōu)樨?fù)值，這說(shuō)明采用這種回流蒸餾不可行。(3) 如最宜回流比采用5:1，計(jì)算的結(jié)果說(shuō)明由第5塊塔板加入來(lái)自塔Ⅰ的進(jìn)料，由第10塊板上加入來(lái)自沉降器的進(jìn)料，共需要22塊塔板。由于蒸餾液為非理想溶液，從上述分析結(jié)
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