【正文】 42 YC = =,易做得提留段 、精餾段和 q線 的操作線 ， 作圖如下： 由圖知，理論塔板數(shù) : 精餾段需 NT1 = 10 塊，提餾段需 NT2 = 31=2 塊。 s (1)精餾段粘度： μ 1=μ 醇 x1+μ 水 (1x1)=? +? ()= mpa s 2t =℃ 查表，得μ 水 = 冷凝器→塔頂產(chǎn)品冷卻器→乙醇儲罐→乙醇 ↑回流↓ 原料→原料罐→原料預(yù)熱器→精餾塔 ↑回流↓ 再沸器← → 塔底產(chǎn)品冷卻器→水的儲罐→水 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 8 / 42 第三章 塔板的工藝計算 精餾塔全塔物料衡算 F:進料量 (kmol/s) XF:原料組成 D:塔頂產(chǎn)品流量 (kmol/s) XD:塔頂組成 W:塔底殘液流量 (kmol/s) XW:塔底組成 XF= = XD= = Xw= = 總物料衡算 F=D+W 易揮發(fā)組分物料衡算 F XF=D XD+W XW 日生產(chǎn)能力（處理）D800000002 0 . 4 9 5 0 5 3 0 0 2 4 3 6 0 . 1 5 0 6 k m l s00 o/mF MT ?? ? ???? 聯(lián)立以上三式得 F=D=W= 乙醇和水的物性參數(shù)計算 溫度 常壓下乙醇 — 水氣液平衡組成與溫度的關(guān)系 溫度 T℃ 液相中乙醇的摩爾分率 % 氣相中乙醇的摩爾分 率 % 100 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 9 / 42 利用表中數(shù)據(jù)由內(nèi)差可求得 tF tD tW ① tF : ?? （ ） + tF =℃ ② tD: ?? （ ） + tD =℃ ③ tW: ?? （ ） + tW =℃ ④ 精餾段平均溫度 :1t = 2df tt? = 2 ? =℃ ⑤ 提留段平均溫度 : 2t = 2wf tt? = 2 ? =℃ 密度 已知 :混合液密度 :BBAAlaa ??? ??1 混合氣密度 :0 TPMPTV ?? 塔頂溫度 : tD=℃ 氣相組成 yD: 8 9 4 )( ????? yD=% 進料溫度 : tF=℃ 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 10 / 42 氣相組成 yF: )( ????? yF=% 塔底組成 : tW=℃ 氣相組成 yw: )( ????? yw= % (1)精餾段 液相組成 x1: %%% ????? FD xxx 氣相組成 y1: % 2 2 5 0 7 ???y 所以 1 46 0. 26 31 18 ( 1 0. 26 31 ) 25 .3 66 8 /LM g m ol? ? ? ? ? ? 1 4 6 0 .5 8 4 1 1 8 ( 1 0 .5 8 4 1 ) 3 4 .3 5 4 8 /VM g m o l? ? ? ? ? ? (2)提留段 液相組成 x2: % ??? FW xxx 氣相組成 y2: % ???y 所以 2 4 6 0 . 0 5 4 1 1 1 8 ( 1 0 . 0 5 4 1 1 ) 1 9 . 5 1 5 0 8 /LM g m o l? ? ? ? ? ? 2 4 6 0 .4 2 8 2 1 8 ( 1 0 .4 2 8 2 ) 2 9 .9 9 /VM g m o l? ? ? ? ? ? 由不同溫度下乙醇和水的密度 ,內(nèi)差法求 tF tD tW下的乙醇和水的密度 溫度 T,℃ 70 80 90 100 110 A? ,KG/M3 B? ,KG/M3 tF=℃ ? ? ? ? 1 0. 25 1 0. 2573 2. 18 6 96 6. 64F? ??? 6 kg /F m? ? tD=℃ ? ? 3/ mkgWD ?? 1 4 1 474 3 97 7D? ??? /D kg m? ? tW=℃ ? ? 39 6 4 .8 2 /wW kg m? ? 1 0 .0 0 1 1 0 .0 0 17 2 9 .2 1 9 6 4 .8 2W? ??? /W kg m? ? 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 11 / 42 所以 31 9 0 8 . 4 6 7 6 2 . 3 3 8 3 5 . 4 0 /22FDL k g m??? ??? ? ? 32 9 0 8 . 4 6 9 4 0 . 5 1 9 2 4 . 4 8 /22FWL k g m??? ??? ? ? 3000 . 1 2 0 3 1 0 1 . 3 ( 4 6 0 . 0 8 9 1 8 0 . 9 1 1 )0 . 1 2 0 3 0 . 6 9 1 /2 2 . 4 8 8 . 2 9 2 7 3 . 1 5VF M P T M P k g mP T T? ? ? ? ?? ? ? ?? 30 . 1 2 0 3 ( 4 1 0 1 . 3 ) ( 4 6 0 . 7 7 8 8 1 8 0 . 2 2 1 2 ) 1 . 4 3 5 /7 8 . 2 1 2 7 3 . 1 5VD k g m? ? ? ? ? ? ??? ? 30 . 1 2 0 3 1 0 1 . 3 ( 4 6 0 . 0 3 2 9 1 8 0 . 9 6 7 1 ) 0 . 6 3 4 /9 0 . 7 1 2 7 3 . 1 5VW k g m? ? ? ? ? ?? 31 0 . 6 9 1 1 . 4 3 5 1 . 0 6 3 /22V F V DV k g m??? ? ?? ? ? 32 0 . 6 9 1 0 . 6 3 4 0 . 6 6 2 5 /22V F V WV k g m??? ? ?? ? ? 4 6 ( 1 ) 1 8 3 9 . 8 0 /L D D DM x x k g k m o l? ? ? ? ? ? 4 6 ( 1 ) 1 8 2 0 . 4 7 /L F F FM x x k g k m o l? ? ? ? ? ? 46 ( 1 ) 18 18 .9 2 /LW W WM x x k g k m ol? ? ? ? ? ? 1 3 9 .8 0 2 0 .4 7 3 0 .1 3 5 /22L D L FL MMM k g k m o l??? ? ? 2 1 8 . 9 2 2 0 . 4 7 1 9 . 7 0 /22L w L FL MMM k g k m o l??? ? ? 4 6 ( 1 ) 1 8 4 0 . 6 1 /v D D DM y y k g k m o l? ? ? ? ? ? 4 6 ( 1 ) 1 8 2 9 . 8 3 /v F F FM y y k g k m o l? ? ? ? ? ? 4 6 ( 1 ) 1 8 2 4 .3 6 /v W W WM y y k g k m o l? ? ? ? ? ? 1 4 0 .6 1 2 9 .8 3 3 5 .2 2 /22v D v Fv MMM k g k m o l??? ? ? 2 2 4 . 3 6 2 9 . 8 3 2 7 . 1 0 /22v w v Fv MMM k g k m o l??? ? ? 混合液體表面張力 46 6 1 . 7 97 4 4 . 4 3CCD CDmV m l?? ? ? 46 6 3 . 0 87 2 9 . 2 1CCW CWmV m l? ? ? 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 12 / 42 46 6 2 . 8 27 3 2 . 1 8 6CCF CFmV m l?? ? ? 18 1 8 . 6 69 6 4 . 6 4WWF WFmV m l?? ? ? mlmV WDWWD ??? ? 18 1 8 . 6 69 6 4 . 8 2WWW WWmV m l?? ? ? 由內(nèi)差法求得在 tF tD tW下的乙醇和水的表面張力 乙醇表面張力： 水表面張力 溫度， ℃ 0 20 40 60 80 100 σ， m N/m 乙醇表面張力 σ CF= 水表面張力 σ wF=塔頂表面張力 444 0. 14 62 .9 9 0. 77 88 17 .3 0D? ? ? ? ? σ D=原料表面張力 444 0. 88 5 61 .7 4 0. 08 9 16 .6 8F? ? ? ? ? σ F=塔底表面張力 444 0 . 9 9 9 6 5 8 . 6 5 0 . 0 3 2 9 1 6 . 1 3w? ? ? ? ? σ w=(1)精餾段的平均表面張力 σ 1=(+)/2=(2)提餾段的平均表面張力：σ 2=（ +） /2= 相對揮發(fā)度 由 xF=% yF=% 得0 . 5 8 4 16 . 5 6 2 9 20 . 0 8 9 1 4 . 3 7 5 61 0 . 5 8 4 1 0 . 4 5 6 5 3 11 0 . 0 8 9Fa ? ? ??? 由 xD=% yD=% 得 1 0 .8 0 7 5 1 0 .7 7 8 8Da ? ? ??? 由 xW=% yw=% 得0 . 2 2 7 36 . 9 0 8 1 4 60 . 0 3 2 9 4 . 1 3 8 61 0 . 2 2 7 3 0 . 8 0 4 0 5 81 0 . 0 3 2 9aw ? ? ??? (1)精餾段的平均相對揮發(fā)度 ? ? ? ? 提 餾 段的平均相對揮發(fā)度 ? ? ? ? 溫度， ℃ 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 σ， m N/m 18 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 13 / 42 混合物的粘度 1t =℃ 查表，得μ 水 =塔里的混合物不斷重復(fù)前面所說的過程，而進料口不斷有新鮮原料的加入。 氣相混合物上升到塔頂上方的冷凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點，其中的液態(tài)部分進入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中，停留一定的時間然后進入 乙醇 的儲罐，而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中，這個過程就叫做回流。 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 7 / 42 第二章工藝流程 圖 及說明 首先， 乙醇 和 水 的原料混合物進入原料罐，在里面停留一定的時間之后，通過泵進入原料預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到泡點溫度，然后，原料從進料口進入到精餾塔中。 工科大學(xué)生應(yīng)具有較高的綜合能力，解決實際生產(chǎn)問題的能力，課程設(shè)計是 一次讓我們接觸實際生產(chǎn)的良好機會，我們應(yīng)充分利用這樣的時機認真去對待每一項任務(wù)，為將來打下一個穩(wěn)固的基礎(chǔ)。精餾設(shè)計包括設(shè)計方案的選取，主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算 —— 物料衡算、工藝參數(shù)的選定、設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝尺寸的設(shè)計計算、輔助設(shè)備的選型、工藝流程圖的制作、主要設(shè)備的工藝條件圖等內(nèi)容。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單， 壓降較小，造價便宜，抗堵性強 。 (3) 篩板塔盤現(xiàn)在很少用了，比浮閥塔的效率低，操作彈性小。在此 我選用連續(xù)精餾篩板塔。所以，只要理論板足夠多，回流足夠大時 ，在塔頂可能得到高純度的輕組分產(chǎn)品，而在塔底獲得高純度的重組分產(chǎn)品。 精餾過程與其他蒸餾過程最大的區(qū)別，是在塔兩端同時提供純度較高的液相和氣相回流，為精餾過程提供了傳質(zhì)的必要條件。在現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于物系的分離、提純、制備等領(lǐng)域，并取得了良好的效益。 《化學(xué)工程設(shè)計手冊》；上、下冊 。 分離乙醇 — 水混合液的篩板精餾塔 設(shè)計 課題名稱： 化工課程設(shè)計任務(wù)書 系 別： 化環(huán)學(xué)院 專 業(yè)： 化工 2 班 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 2 / 42 附 化工原理 — 化工設(shè)備機械基礎(chǔ) 課程設(shè)計任務(wù)書 1 專業(yè) 化工 班級 0409402 設(shè)計人 一 . 設(shè)計題目 分離乙醇 — 水混合液的篩板精餾塔 設(shè)計 二 . 原始數(shù)據(jù)及條件 生產(chǎn)能力：年 處理量 8 萬噸（開工率 300 天 /年），每天工作 24 小時； 原料：乙醇含量為 20%（質(zhì)量百分比，下同） 的常溫液體； 分離要求：塔頂，乙醇含量不低于 90%，