【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 度： α 2=（α F+α W） /2=(+)/2= (5).氣液相體積流量計(jì)算 根據(jù) xy 圖查圖計(jì)算得， Rmin= 取 R= Rmin= 精餾段 L=R D= = kmol/h V=(R+1) D=(+1) = kmol/h 已知： ML1= kg/kmol， MV1= kg/kmol ρ L1= ㎏ /m3，ρ V1= ㎏ /m3 則 質(zhì)量流量： L1= ML1 L= = kg/h V1= MV1 V= = kg/h 體積流量： LS1=L1/ρ L1= VS1=V1/ρ V1=提餾段 Ll=L+F=+= kmol/h Vl=V= kmol/h 已知： ML2= kg/kmol， MV2= kg/kmol ρ L2= ㎏ /m3 , ρ V2= ㎏ /m3 則 質(zhì)量流量： L2= ML2 Ll= = kg/h V2= MV2 Vl= = kg/h 體積流量： LS2=L2/ρ L2= VS2=V2/ρ V2=(6)．混合液體表面張力 二元有機(jī)物 水溶液表面張力可用下列公式計(jì)算 ? M1/4=Φ SW? W1/4+Φ SO? O1/4 注：? W=xWVw/( xWVw+ xOVO), ? O=xOVO/(xWVw+xOVO) Φ SW= xSWVw/VS Φ SO= xSOVO/VS B=lg(Φ Wq/Φ O), Q= (q/T)(? OV2/3/q? WVW2/3) A=B+Q, A=lg(Φ SW2/Φ SO), Φ SW+Φ SO=1 式中，下腳標(biāo) w,o,s 分別代表水，有機(jī)物及表面部分， xW 、 xO指主體部分的分子數(shù)； VW 、VO指主體部分的分子體積；? W 、? O為純水、有機(jī)物的表面張力。對(duì)乙醇 q=2 VCD=mC/ρ CD=46/= ml VCW=mC/ρ CW=46/= ml VCD=mC/ρ CF=46/= ml 乙醇 水 精餾塔的設(shè)計(jì) 8 VWF=mW/ρ WF=18/= ml VWD=mW/ρ WD=18/= ml VWW=mW/ρ WW=18/= ml 由不同溫度下乙醇和水的表面張力 表 溫度 /℃ 乙醇的表面張力? C(103N m1) 水表面張力? W(103N m1) 70 80 90 100 18 求得在 tD, tW, tF下的乙醇和水的表面張力（單位： 103N m1） 由公式： [(T1T2)/(T1tF)]/[( ? 1? 2)/( ? 1? CF)]計(jì)算得： 乙醇的表面張力： （ 9080） /（ ） =（ ） /（ CF） , ? CF= (8070)/()=()/( CD) , ? CD= (10090)/()=()/( CW), ? CW= 水的表面張力： (9080)/(） =（ ） /（ WF） , ? WF= (8070)/()=()/( WD) , ? WD= (10090)/()=()/( WW), ? WD= 塔頂表面張力： Φ WDq/Φ CD=Φ WD2/Φ CD=[xwVWD/(xwVWD+ xDVCD)]/[ xDVCD/(xwVWD+ xDVCD)] = [(1xD)VWD]2/{ xDVCD[(1xD)VWD+ xDVCD]} =[() ]2/{ [() +]} = B=lg(Φ WD2/Φ CD)== Q= 2/(+) [ ] = A=B+Q== 聯(lián)立方程組 A=lg(Φ SWD2/Φ SCD), Φ SWD+Φ SCD=1 帶入求得 Φ SWD= Φ SCD= ? D1/4=Φ SWD? WD1/4+Φ SCD? CD1/4 = + 故? D= 原料表面張力： 榆林學(xué)院學(xué)位論文 9 Φ WFq/Φ CF=Φ WF2/Φ CF=[xwVWF/(xwVWF+ xFVCF)]/[ xFVCF/(xwVWF+ xFVCF)] =[(1xF)VWF]2/{ xFVCF[(1xF)VWF+ xFVCF]} =[() ]2/{ [() +]} = B=lg(Φ WF2/Φ CF)== Q= 2/(+) [ ] = A=B+Q== 聯(lián)立方程組 A=lg(Φ SWF2/Φ SCF), Φ SWF+Φ SCF=1 帶入求得 Φ SWF= Φ SCF= ? F1/4=Φ SWF? WF1/4+Φ SCF? CF1/4 = + 故? F= 塔底表面張力： Φ WWq/Φ CW=Φ WW2/Φ CW=[xwVWW/(xwVWW+ xWVCW)]/[ xWVCW/(xwVWW+ xWVCW)] =[(1xW)VWW]2/{ xWVCW[(1xW)VWF+ xWVCW]} =[() ]2/{ [() + ]} = B=lg(Φ WW2/Φ CW)== Q= 2/(+) [ ] = A=B+Q== 聯(lián)立方程組 A=lg(Φ SWW2/Φ SCW), Φ SWW+Φ SCW=1 帶入求得 Φ SWW= Φ SCW= ? W1/4=Φ SWW? WW1/4+Φ SCW? CW1/4 = + 故? W= 精餾段的平均表面張力為： ? 1=(? F+? D)/2=(+)/2= 提餾段的平均表面張力為： ? 2=(? F+? W)/2=(+)/2= 乙醇 水 精餾塔的設(shè)計(jì) 10 精餾塔的工藝計(jì)算 全塔的物料衡算 ： F: 進(jìn)料量 （ Kmol/h） xF:原料組成（ 摩爾分?jǐn)?shù)，下同） D:塔頂產(chǎn)品流量（ Kmol/h） xD:塔頂組成 W:塔底產(chǎn)品流量（ Kmol/h） xw:塔底組成 原料乙醇組成： xF=（ 25/46） /（ 25/46+75/18） =% 塔頂組成： xD=（ 94/46） /（ 94/46+6/18） =% 塔底組成： xw=（ ） /（ +） =% 進(jìn)料量： F=200 噸 /日 ={（ 200 103） [+（ ） /18]}/24 = Kmol/h 物料衡算式為 : F=D+W F xF=D xD+W xw 聯(lián)立求解： D= Kmol/h W= Kmol/h 塔板數(shù)的確定 1. 理論板層數(shù) NT的求取 乙醇 — 水屬于理想物系，可采用圖解法求理論板層數(shù)。 （ 1） .由其氣液平衡數(shù)據(jù)，繪出 XY圖 q=1 泡點(diǎn)進(jìn)料，故 q線過(guò) xf與 X 軸垂直，與平衡線的交點(diǎn)縱坐標(biāo)即為 xq=xF 由圖得 xq= yq= (2).求最小回流比 最小回流比 :Rmin=(xD/ yq)/( yq xq)=()/()= 操作回流比： R= Rmin= (3).求操作線方程 精餾段操作線方程為： yn+1= xNR/(R+1)+ xD/(R+1)=+ 提餾段操作線方程為： 精餾塔 塔頂產(chǎn)物 D 塔釜產(chǎn)物 W 進(jìn)料 F 榆林學(xué)院學(xué)位論文 11 yn+1= xn(RD+F)/(R+1)Dxw（ FD） /(R+1)D (因 q=1) = xN（ R+F/D） /(R+1) xw(F/D1)/(R+1) 式中 F/D=( xD xw)/( xfxw)=()/()= 代入上式得 : yn+1= (4).用圖解法求取塔板層數(shù) NT(理論板 ) 根據(jù)常壓下得乙醇 — 水的 XY 圖，又因?yàn)榕蔹c(diǎn)進(jìn)料，所以 q=1，即 q為一直線。本平衡具有下凹部分，操作線尚未落到平衡線，已與平衡線相切。 在圖上作操作 線，由點(diǎn)（ ， ）起，在平衡線與精餾段操作線間畫階梯，過(guò)精餾操作線與 q線交點(diǎn)，直到階梯與平衡線的交點(diǎn)小于 為止，由此得到理論板 NT=23（包括再沸器），加料板為第 20塊理論板。 板效率可用奧康奈爾公式 ET=(αμ ) 其中：α — 塔頂與塔底平均溫度下的相對(duì)揮發(fā)度 μ — 塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度 mPa s (1).精餾段： 已知 α = μ l1= mPa s 所以 ET=( )= NP精 =NT/ET=19/=36 塊 (2).提餾段 已知α 1= μ l2= mPa s 所以 ET1= ( )= NP提 = NT1/ET1=（ 41） /=7 全塔所需實(shí)際塔板數(shù)： NP= NP精 + NP提 +1=36+7+1=44 塊 全塔效率： ET=（ NT/NP） 100%=(251)/44=50% 加料板位置在第 37 塊 精餾塔塔體工藝尺寸計(jì)算 精餾段的氣液相體積流率為 Vs= m3/h Ls= m3/h 由 umax=C[(ρ Lρ V)/ρ V]1/2,式中 C 由 C=C20(? L/20)， C20由史密斯關(guān)聯(lián)圖查取，圖的橫坐標(biāo)為 (Lh/ Vh) (ρ L/ρ V)1/2=() ()1/2= 取板間距 HT=,板上 液層高度 hL=(板間距可自選，板上液層高度常壓下一般乙醇 水 精餾塔的設(shè)計(jì) 12 選 ～ ),則 HThL== 查圖得 C20=,則 C=C20(? L/20)= ()= uma