【正文】 s? B? s? 提餾段液體平均黏度 39。 5 0 .5 5 8 .3 5 5 4 .4 3 /Lm LD m LF m m N m??? ? ?? ? ? 表 4 液體平均表面張力計算 塔頂 1t ? 塔釜 wt ? A? /mN m A? /mN m B? /mN m B? /mN m LDm? /mN m Lwm? /mN m 進料板 Ft ? 精餾段液體表面平均張力 Lm? /mN m A? 16 /mN m B? /mN m 提餾段液體表面平均張力 39。38 5 0 .4 6 9 5 8 .9 5 9 0 4 .7 1 /2Lm k g m? ??? 表 3 液相平均密度的計算 塔頂 A? /kg m 塔釜 A? 3710 /kg m B? /kg m B? /kg m Aw Aw LDm? /kg m LDm? /kg m A? /kg m 精餾 Lm? /kg m 進料板 B? /kg m 段液相平均密度 Aw 提餾段液相平均密度 39。 339。LmM /kg kmol 塔釜 VwmM /kg kmol LwmM /kg kmol C. 平均密度的計算： 1) 汽相平均密度計算：Vm PMRT? ? 精 餾 段 汽 相 平 均 密 度 ：31 0 6 . 5 5 3 6 . 3 3 1 . 2 8 /8 . 3 1 4 ( 2 7 3 . 1 5 8 9 . 3 3 )m V mVm PM k g mRT? ? ?? ? ??? 提 餾 段 汽 相 平 均 密 度 ：39。 23 .7 9 18 .0 820 .9 4 /22LF m LwmLm MMM k g k m ol? ?? ? ? 表 2 平均摩爾質(zhì)量的計算 塔頂 VDmM /kg kmol 精餾段平均摩爾質(zhì)量 vmM /kg kmol LDmM /kg kmol LmM /g kmol 進料板 VFmM /kg kmol 提餾段平均摩爾質(zhì)量 39。 11 1. 8 11 5. 3 PPP k P a? ?? ? ? B. 平均摩爾質(zhì)量的計算： 塔頂：0 . 7 7 9 0 4 6 ( 0 . 7 7 9 0 ) 1 8 3 9 . 8 1 /V D mM k g k m o l? ? ? ? ? ? 0 . 7 4 2 7 4 6 ( 1 0 . 7 4 2 7 ) 1 8 3 8 . 8 0 /L D mM k g k m o l? ? ? ? ? ? 進料板：0 . 5 3 0 3 4 6 ( 1 0 . 5 3 0 3 ) 1 8 3 2 . 8 5 /VFmM k g k m o l? ? ? ? ? ? 0 . 2 0 6 9 4 6 ( 1 0 . 2 0 6 9 ) 1 8 2 3 . 7 9 /L F mM k g k m o l? ? ? ? ? ? 塔釜：0 2 5 1 4 6 ( 1 0 . 0 2 5 1 ) 1 8 1 8 . 7 0 /V w m k g k m o l? ? ? ? 0 . 0 0 2 8 4 6 ( 1 0 . 0 0 2 8 ) 1 8 1 8 . 0 8 /L w mM k g k m o l? ? ? ? ? ? 精 餾 段 平 均 摩 爾 質(zhì) 量 ：39 .8 1 32 .8 5 36 .3 3 /22V D m V F mvm MMM k g k m ol? ?? ? ? 38 .8 0 23 .7 931 .3 0 /22LD m LF mLm MMM k g k m ol? ?? ? ? 提 餾 段 平 均 摩 爾 質(zhì) 量 ：39。 C 下， 0 . 4 1 0 m Pa s? ??乙 醇 ， 15m Pa s? ??水 根據(jù)公式 l g l gL m 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? ? ? ? ?? ? ? （ 4） 由奧康奈爾關(guān)聯(lián)式： 0 . 2 4 5 0 . 2 4 50 . 4 9 ( ) 0 . 4 9 ( 3 . 6 4 5 8 0 . 3 3 2 7 ) 4 6 . 7 4 %TLE ?? ??? ? ? ? ? C 求解實際塔板數(shù) 1 1 0 1 1 9 .34 6 .7 4 %T TNN E ? ?? ? ? 取N=20 . 塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 精餾塔塔徑的計算 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 AT K C T K? ? ? ??? 得 : 1 6 5 2 .0 5[ 7 .3 3 8 2 7 ]0 ( / ) 2 3 1 .4 810 TKAP ? ?? 水：1 6 5 7 . 4 6l g ( / ) 7 . 0 7 4 0 6( / ) ( / ) 2 2 7 . 0 3s B k P a AT K C T K? ? ? ??? 得： 1 6 5 7 .4 6[ 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?? 進行試差，求塔頂、進料板、及塔釜的壓力和溫度： 1) 塔頂： 1 kPa? ， 1 ?? 試差得1 ?? 2) 進料板位置： 8FN? 精餾段實際板層數(shù)： 7 / 46 .1 2% 14 .9 5 15N ? ? ?精 每層塔板壓降： kPa?? 進料板壓力： 1 0 1 . 3 0 . 7 1 5 1 1 1 . 8FP k P a? ? ? ? 進料板： kPa? ， ?? 試差得?? 3) 提餾段實際板層數(shù)： N ??提 （ 31 ） /%= 5 塔釜壓力： 1 1 1 .8 0 .7 5 1 1 5 .3WP kP a? ? ? ? 塔釜： ?? ， kPa? 試差得?? 求得精餾段及提餾段的平均壓力及溫度： 精餾段： 1 8 2 .2 7 9 6 .3 9 8 9 .3 322Fm tt? ?? ? ? ? 1 101. 3 111. 8 PPP k P a? ?? ? ? 提餾段： 39。 其中第 8 理論板 為進料板。39。 2 2 9 .5 4 1 0 7 .5 4 1 2 2 /V L W k m o l h? ? ? ? ? 提餾段操作線方程： 39。 6 9 . 0 5 1 . 1 1 4 5 . 9 2 2 9 . 5 4 /L L q F k m o l h? ? ? ? ? ? 提 餾 段 汽 相 流 量 ：39。 C，在平均溫度為（ +30） /2=，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 ：9 1 4 . 2 4 6 4 2 0 5 3 . 2 / ( )Ar k J k o m l K? ? ? ? 水 的 摩 爾 熱 容 ：5 6 . 6 3 5 61 8 [ 4 . 1 7 8 ( 4 . 1 8 3 4 . 1 7 8 ) ]6 0 5 07 5 . 2 6 /( )mBC k J k o m 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。 C 冷夜進料 （ 4） 回流比：自選 （ 5） 加熱方式：間接蒸汽加熱 （ 6） 冷卻水進口溫度： 30176。 原料乙醇 水溶液： 40%組成（乙醇的質(zhì)量分數(shù)） 產(chǎn)品要求：塔頂產(chǎn)品組成（質(zhì)量分數(shù)）： ≥ 90% 塔頂易揮發(fā)組分回收率： 99% 塔底的產(chǎn)品組成（質(zhì)量分數(shù)）： ≤ 1% 1) 塔型選擇 根據(jù)生產(chǎn)任務，若按年工作日 300 天，每天開動設(shè)備 24 小時計算，產(chǎn)品流量為 ,由于產(chǎn)品黏度較小，流量增大，為減少造價，降低生產(chǎn)過程中壓降和塔板液面落差的影響，提高生產(chǎn)效率，選擇浮閥塔。 2. 技術(shù)來源 目前，精餾塔的設(shè)計方法以 嚴格計算為主，也有一些簡化的模型，但是嚴格計算法對于連續(xù)精餾塔是最常采用的，我們此次所做的計算也采用嚴格計算法。此外，通過蒸餾系統(tǒng)的合理設(shè)置，也可取得節(jié)能的效果。塔頂蒸汽冷凝放出的熱量是大量的，但其能位較低，不可能直接用來做塔釜的熱源，但可用作低溫熱源，供別處使用。但在塔頂輕組分回收率一 定時，由于蒸汽冷凝水的稀釋作用，使殘液輕組分濃度降低，所需塔板數(shù)略有增加。 （ 3） 加熱方式 精餾塔通常設(shè)置再沸器，采用間接蒸汽加熱，以提供足夠的能量，若待分離的物系為某種輕組分和水的混合物，往往可采用直接蒸汽加熱方式，即把蒸汽直接通入塔釜汽化釜液。 在此次設(shè)計中，我們選用 30176。此外，泡點進料時，精餾段與提餾段的塔徑相同，設(shè)計