【文章內(nèi)容簡介】 00/= F=D+W （ 34） F D Wx F x D x W?? （ 35） 即 =+ 8 經(jīng)計算得： F= 理論塔板 數(shù) 的 確定 理論塔板數(shù) NT 的求取 （ 1） 乙醇 水相平衡數(shù)據(jù) 表 常壓下乙醇 水氣液平衡組成（摩爾）與溫度關(guān)系 溫度 /℃ 液相 氣相 溫度 /℃ 液相 氣相 溫度/℃ 液相 氣相 100 本題中，塔內(nèi)壓力接近于常壓（實際上略高于常壓），而表中所給為常壓下的相平 衡數(shù)據(jù)，因為操作壓力偏離常壓很小，所以其對 xy 平衡關(guān)系的影響完全可以忽略。 （ 2）確定操作的回流比 R 理論板：指離開這種板的氣液兩相互成平衡，而且塔板上液相組成均勻。 理論板的計算方法：可采用逐板計算法，圖解法，在本次實驗設(shè)計中采用圖解法。 根據(jù) 5? 下，乙醇 — 水的氣液平衡組成關(guān)系可繪出平衡曲線，即 xy 曲線圖，泡點進料， q = 1，即 q 為一直線，本平衡 曲線 具有下凹部分， 精餾段 操作線尚未落到平衡線前，已與平衡線相切， ? , ? ,所以 minR ? ， 操作回流比 m inR 1. 5R 1. 5 2. 97 5= 4. 46? ? ? 9 圖 乙醇 水圖解法示意圖 （ 3） 求取理論塔板數(shù) Dn 1 n nxRy x + 0 . 8 1 7 x 0 . 1 6 6R 1 R 1? ? ? ???已 知 ： 精 餾 段 操 作 方 程 ： m1 2 .4 0 4 0 .0 0 0 5 6myx? ??提 餾 段 操 作 方 程 ： 在圖上作操作線，由點（ , ）起在平衡線與操作線間畫階梯，過精餾段操作線與 q 線交 點 ， 直到階梯與平衡線交點小于 為止，由此得到理論板 N T =26 塊（包括再沸器）加料板為第 14 塊理論板。 實際塔板數(shù) NP 板效率與塔板結(jié)構(gòu)、操作條件、物質(zhì)的物理性質(zhì)及流體及流體力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，它反映了實際塔板 上傳質(zhì)過程進行的程度。板效率計算可用奧康奈爾公式 2 4 )( ?? LET ?? (36) 其中： ? —— 塔頂與塔底平均溫度下的相對揮發(fā)度； ?L—— 塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度 smPa? （ 1） 利用表 中數(shù)據(jù)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 精餾段平均溫度： FD1 tt 8 5 . 5 7 8 . 1 3t 8 1 . 8 222? ?? ? ? ℃ 提餾段平均溫度： Fw2 tt 8 5 . 5 9 9 . 9 0t 9 2 . 722? ?? ? ? ℃ （ 2）精餾塔平均組成：可以由平均溫度計算 1t 8 1 .8 2?精 餾 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 組 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????氣 相 組 成 2 9 2 .7tC??提 餾 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 組 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??氣 相 組 成 ， （ 3） 相對揮發(fā)度 精餾段揮發(fā)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） 提餾段揮發(fā)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） 實際塔板數(shù) 精餾段 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 塊 提餾段 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 塊 全塔所需實際塔板數(shù)： P PPN N N 3 0 2 9 5 9? ? ? ? ?提精 塊 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 塊塔板。 精餾塔操作工藝條件及相關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 （ 1） 平均壓力 Pｍ 取每層塔板壓降為 kPa 精餾塔塔頂?shù)膲毫?4 kPa(表壓 ) 塔頂： PD=+4= 加料板： PF=+? 30= 塔底： PW=+? 29= kPa 精餾段平均壓力 Pm1=（ +） /2= kPa 提餾段平均壓力 Pm2=（ +） /2= kPa （ 2） 平均 溫度 由 （ 1） 知 精餾段平均溫度 為 ℃ 提餾段平均溫度 為 ℃ （ 3） 平均密度 已知：混合液密度： BBAALaa ??? ??1（ a 為質(zhì)量分數(shù)， ? 為平均相對分子質(zhì)量 ） 混合氣密度： 12 v Pm ??? (313) 1t ?精 餾 段 ： ℃ 由 （ 2） 知精餾段液相組成 x1=% 氣相組成 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 餾 段 ： ℃ 由 （ 2） 知提餾段液相組成 x2=% 氣相組成 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 由不同溫度下乙醇和水的密度 溫度 /℃ )/( 3??mkgc? )/( 3??mkgw? 80 85 90 95 100 735 730 724 720 716 971． 8 968． 6 965． 3 961． 85 958． 4 由上表可得出不同溫度下水和乙醇的密度（單位： 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 在精餾段：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 ） 在提餾段：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） 混合液體表 面張力 二元有機物 水溶液表面張力可用下列公式計算 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，下角標(biāo) w、 o、 s 分別代表水，有機物及表面 部分； Wx 、 0x 指主體部分的分子數(shù)； WV 、 0V 指主體部分的分子體積； W? 、 0? 為純水、有機物的表面張力；對乙醇 q=2 1 ?精 餾 段 ： ℃ 表 由不同溫度下乙醇和水的表面張力 溫度 /℃ 乙 醇 表 面 張 力 /（ 1310 ?? ?mN ） 水 表 面 張 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 張 力 ： 得 ： 9 0 8 0 6 0 . 7 6 2 . 6 6 2 . 2 59 0 8 1 . 8 2 6 0 . 7??