【正文】 有效高度為 Z= Z 精 + Z 提 +=14++= m 塔板主要尺寸的工藝計(jì)算 因塔徑 D= m,可選用單溢流弓形降液管， 采用凹形受液盤。 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)= ()= umax= [()/]1/2= m/s 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 u== = m/s 塔徑 D=(4Vs/π u)1/2=[(4 247。 s (1).精餾段： 已知 α = μ l1= mPa 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。 （ 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 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。 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對乙醇 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 S 精餾段粘度： μ 1=μ C1x1+μ W1(1x1)= + () = mPa S 提餾段平均溫度 :t2=℃ , 查表得： μ W2= mPa本次設(shè)計(jì)選用常壓 作為操作壓力 表 ：常壓下乙醇 — 水的氣液平衡與溫度關(guān)系（ moL/%） 溫度 t/℃ 氣相乙醇 液相乙醇 100 0 0 溫度 t/℃ 氣相乙醇 液相乙醇 注：摘自《化工原理課程設(shè)計(jì)》（大連理工大學(xué)出版社） P105 乙醇 水 精餾塔的設(shè)計(jì) 4 (1).溫度 利用常壓下乙醇 水氣液平衡組成 (摩爾 )與溫度的關(guān)系可求得 tF,tD,tW. tF: (T1T2)/100(x1x2)= (tFT1)/100(xFx1), ()/()=()/() tF=℃ tD: (T3T4)/ 100(x3x4)= (tD T3)/ 100(xDx3), ()/()=( )/() tD=℃ tW: (T5T6)/ 100(x5x6)= (tWT5)/100(xWx5) ()/()= ( tW100)/() tW=℃ 精餾段平均溫度 :t1=(tF+tD)/2=(+)/2=℃ 提餾段平均溫度 :t2=(tW+tF)/2=(+)/2=℃ (2.)密度 已知 :混合液密度 : 1/ρ L=aA/ρ A +aB/ρ B； 混合氣密度 : ρ V=T0PM/ (a 為質(zhì)量分?jǐn)?shù) ,M 為平均相對分子質(zhì)量 ) 塔頂溫度 : tD=℃ 氣相組成 yD: (T4T3) / 100(y4y3) =(tD T3)/ 100(yDy3) ()/()=()/(100 ) yD=﹪ 進(jìn)料溫度 : tF=℃ 氣相組成 yF: (T1T2)/100(y1y2) = (T1tF)/100(y1y2) ()/()=()/() yF=﹪ 圖 榆林學(xué)院學(xué)位論文 5 塔底溫度 : tW=℃ 氣相組成 yW: (T5T6)/ 100(y5y6)=(T5tW)/100(y5yW) ()/()=()/(0100yW) yW=﹪ 精餾段 : 液相組 成 x1: x1=(xD+xF)/2=(﹪ +﹪ )=﹪ 氣相組成 y1: y1=(yD+yF)/2=(﹪ +﹪ )=﹪ 所以 ML1=46 x1+18 (1x1)= ㎏ /kmol MV1=46 y1+18 (1y1)= ㎏ /kmol 提餾段 : 液相組成 x2: x2=(xW+xF)/2=(﹪ +﹪ )/2=﹪ 氣相組成 y2: y2=(yW+yF)/2=(﹪ +﹪ )/2=﹪ 所以 ML2=46 x2+18 (1 x2)= ㎏ /kmol MV2=46 y2+18 (1 y2)= ㎏ /kmol 由不同溫度下乙醇和水的密度 (單位 :㎏ /m3) 表 求得在 tD, tW, tF下的乙醇和水的密度 tF=℃，（ 9590） /（ 720724） =（ ） /（ 720ρ CF） , ρ CF= (9590)/()=()/( WF), ρ WF= 1/ρ F=+()/ ρ WF=+ ρ F= tD=℃ ,(9590)/(720724)/()/(720ρ CD), ρ CD= (9590)/()=()/( WD), ρ WD= 1/ρ D=+()/ ρ WD=+ ρ D= tW=℃ , (9590)/(720724)=()/(720ρ CW), ρ CW= (9590)/()=()/( WW), ρ WW= 1/ρ W=+()/ ρ WW=+ρ W= 綜上所以 ρ L1=(ρ F+ρ D)/2=(+)/2= ρ L2=(ρ F+ρ W)/2=(+)/2= 溫度 /℃ 乙醇的密度ρ C 水的密度ρ W 80 85 90 95 100 735 730 724 720 716 乙醇 水 精餾塔的設(shè)計(jì) 6 MLD= xD 46+(1 xD) 18= kg/kmol MLF= xF 46+(1 xF) 18= kg/kmol MLW= xW 46+(1 xW) 18= kg/kmol ML1=( MLD+ MLF)/2=(+)/2= kg/kmol ML2=( MLW+ MLF)/2=(+)/2= kg/kmol MVD= yD 46+(1 yD) 18= kg/kmol MVF= yF 46+(1 yF) 18= kg/kmol MVW= yW 46+(1 yW) 18= kg/kmol MV1=( MVD+ MVF)/2=(+)/2= kg/kmol MV2=( MVW+ MVF)/2=(+)/2= kg/k