【正文】 = (( )/( )) 解得σ tD = 10 3 N/m （ 3） 塔底液相平均表面張力計算 當(dāng)乙醇的質(zhì)量分數(shù)為 %時，查圖得σ 25℃ = 103 N/m ,且乙醇的臨界 溫度為 243℃，水的臨界溫度為 ℃，則混合液的臨界溫度為： TmCD = ∑ xiTiC = 243 + = ℃ σ tD / σ 25℃ = ((TmCD – TD)/(TmCD – T25℃ )) = (( )/( )) 化工原理課程設(shè)計 15 解得σ tD = 10 3 N/m （ 4） 精餾段液相平均表面張力計算 σ Lm = (( + ) 103)/2 = 103 N/m （ 5） 提留段液相平均表面張力 σ L′ m = (( + ) 103)/2 = 103 N/m 第四 章 精餾塔的塔體工藝尺寸設(shè)計 塔徑的計算 精餾段的氣、液相體積流率為 L = RD = kmol/s V = (R + 1)D = kmol/s 已知 MLm = kg/mol MVm = kg/mol ρ Lm = kg/mol ρ vm = kg/m3 則質(zhì)量流量： L1 = MLmL = = kg/s V1 = MVmV = = kg/s 體積流量： Ls1 = L1 /ρ Lm = / = 104 m3/s Vs1 = V1/ρ Vm = / = m3/s 由 181。 精餾段的平均溫度 tm = ( +)/2 = ℃ 平均摩爾質(zhì) 量 （ 1） 塔頂混合物平均摩爾質(zhì)量 由 xD = y1 = ,查平衡 曲線 （見圖 二 ）得 x1 = MLDm = 46 + 18 = kg/mol MVDm = 46 + 18 = kg/mol 化工原理課程設(shè)計 13 （ 2） 進料板混合物平均摩爾質(zhì)量計算 由圖解理論板（見圖二）得 xF = , yF = MLFm = 46 + 18 = kg/mol MVFm = 46 + 18 = kg/mol （ 2） 塔底混合物平均摩爾質(zhì)量 xW = 由試差法可求得 yW = ML′ Wm = 46 + 18 = kg/mol MV′ Wm = 46 + 18 = kg/mol （ 4） 精餾段的平均摩爾質(zhì)量 MLm = ( + ) / 2 = kg/mol MVm = ( + )/2 = kg/mol （ 5） 提留段的平均摩爾質(zhì)量 ML′ m = ( + ) / 2 = kg/mol MV′ m = ( + )/2 = kg/mol 平均密度 氣相平均密度 （ 1） 精餾段氣相平均密度 ρ vm = (pmMvm)/(RTm) = ( )/( (+)) = kg/m3 （ 2） 提留段 氣 相平均密度 ρ v′ m = (pmMvm)/(RTm) = ( )/( (+)) = kg/m3 液相平均密度 （ 1） 塔頂液相平均密度 液相平均密度由下式計算， 即 1/ρ m =∑ω i/ρ i 塔頂 平均密度， 由 tD = ℃ ,查手冊得ρ 水 = kg/m3,ρ 乙醇 = kg/m3 ρ LDm = 1/（ / + /） = kg/m3 （ 2） 進料板液相平均密度 進料板平均密度。L） , 求得 E′ = 且｜ E′ T ET｜ = %(1%),所以假設(shè)成立。L = ∑ xi181。H2O = , 181。 ② 塔底溫度 設(shè) 塔頂溫度為 tW= ℃ 由乙醇的 Antoine 方程 lgPA* = – (t+) (a) 由水的 Antoine 方程 lgPB* = – (t+) (b) 以及 P = PA* xA + PB* (1xA) (c) 由（ a）、 (b) pA* = KPa pB* = KPa 代入 (c)中 )1( ABAA xPxPP ??? ?? = xW + (1 xW ) = KPa p(塔 底 操作壓力 )p = = ( 1%) 所以假設(shè)成立。 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 0 1 0 0 . 0 1 2 0 . 0 0 20 40 60 80 100 120y /%x /%g( 0 ,3 5 . 2 6 ) 圖一 最小回流比的確定 由圖 一 可知，該切線的截距為 xD/(Rmin+1) = 可得 Rmin = （ 2）確定合適的回流比 取 R = 則 R = = 由于物料采用泡點進料， q = 1,則有 L = RD = = V = (R + 1)D = (+1) = 物料衡算 物料衡算式為： F = D + W ① 化工原理課程設(shè)計 9 FxF = DxD + Wxw ② 聯(lián)立 ① ② 帶入 已知數(shù)據(jù)求解得 F = kmol/h W = kmol/h 回收率 乙醇的回收率： H = DxD/FxF =( )/( ) = % 水的回收率： H = W(1xw) / F(1xF) = ( ())/( ()) = % 操作線方程 精餾段操作線方程為： y =（ R/(R+1)） x + xD/（ R+1） = (+1) + (+1) = + L′ = L + qF = + 1 = 提留段操作線方程為： y = (L′ /(L′ W))x xw(W/(L′ W)) = ()/()( )/() = 塔板數(shù)的確定 理論板數(shù)的確定 采用直角階梯法求理論板層數(shù)，如 下 圖 （圖二） 所示，在塔底或恒沸點附近作圖時需要將 圖 局部放大。 第二章 工藝計算 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾 分率及餾出液流量 化工原理課程設(shè)計 8 乙醇的摩爾質(zhì)量 MA = 46kg/kmol 水的摩爾質(zhì)量 MB = 18kg/kmol XF = ()/(()+()) = XD = ()/(()+()) = XW = ()/(()+()) = 餾出液流量 ： D = (5000 1000 )/(330 24 ( 46+ 18)) = kmol/h 最小回流比和適宜回流比的選取 （ 1） 最小回流比 乙醇 水體系為非理想體系，其平衡曲線有下凹部分，當(dāng)操作線與 q 線的交點尚未落在平衡線上之前，操作線已與平衡性相切，如圖一 中 g點 所示， 為此 衡濃區(qū)出現(xiàn) g點 附近 。（ 4）結(jié)構(gòu)合理，安全可靠，金屬消耗量少，制造費用低。（ 2）流體阻力小，運轉(zhuǎn)費用低。 化工生產(chǎn)對塔設(shè)備的基本要求：（ 1）生產(chǎn)能力大。 塔的造價低。 塔板效率高。浮閥塔具有下列優(yōu)點： 生產(chǎn)能力大。浮閥有很多種形式，但最常用的形式是 F1 型和 V4 型。 塔的選擇 化工原理課程設(shè)計 7 塔設(shè)備是煉油和化工生產(chǎn)的重要設(shè)備，其目的在于提供氣液兩相充分接觸的場所，有效地實現(xiàn)兩相間的傳熱、傳質(zhì)，以達到理想的分離效果，因此他在石油化工生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比 取最小回流比的 倍。設(shè)計中采用泡點進料，將原料 液通過預(yù)熱器加熱至泡點后送入精餾塔內(nèi)。 設(shè)計方案 本設(shè)計任務(wù)為乙醇 — 水混合物。間接水合法可用低純度的乙醇作原料、反應(yīng)條件較溫和，乙烯轉(zhuǎn)化率高，但設(shè)備腐蝕嚴重，生產(chǎn)流程長，已為直接水合法取代。 乙烯水化法 ① 乙烯 間接水合法 也稱硫酸酯法，反應(yīng)分兩步進行。這些物質(zhì)經(jīng)一定的預(yù)處理后，經(jīng)水解（ 用廢蜜糖作原料部經(jīng)這一步）、發(fā)酵，即可制得乙醇。 工業(yè)制法 發(fā)酵法 發(fā)酵法制乙醇是在釀酒的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在相當(dāng)長的歷史時期內(nèi)，曾是生產(chǎn)乙醇的唯一工業(yè)方法。為實現(xiàn)精餾分離操作，除精餾塔外，還必須從塔底引入上升蒸汽流和從塔頂引 入下降液。精餾是液體混合物的 分離過程，即同時進行多次部分汽化和部分冷凝的過程，因此可使混合液 得到幾乎完全的分離。乙醇也可以作為酒精的飲料和汽車的燃料。它是一種很好的溶劑，既能溶解許多無機物，又能溶解許多有機物，所以常用乙醇來溶解植物色素或其中的藥用成分