【正文】 菏澤學院化工原理課程設計13供別處使用。此外，通過蒸餾系統(tǒng)的合理設置，也可取得節(jié)能的效果。 再沸器、冷凝器等附屬設備的安排本設計精餾過程采用蒸汽間接加熱，在釜底設再沸器。塔頂通過回流比控制器分流，餾出產品進入貯罐。目前，精餾塔的設計方法以嚴格計算為主，也有一些簡化的模型，此次設計采用精確計算與軟件驗算相結合的方法。因為被加熱到泡點，混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，這時候原料混合物就分開了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相混合物在精餾塔中下降。液相混合物就從塔底一部分進入到塔底產品冷卻器中，一部分進入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點溫度重新回到精餾塔。最終，完成乙醇和水的分離。第五章 精餾塔設計物料計算 進精餾塔的料液含乙醇 45%（質量分數(shù)，下同） ，其余為水，塔頂易揮發(fā)組分回收率為 99%，生產能力為 15000 噸/年 92%的乙醇產品，每年按330 天計，每天 24h 連續(xù)運行。表 3—1 乙醇—水系統(tǒng) t—x—y 數(shù)據(jù)乙醇摩爾數(shù)/% 乙醇摩爾數(shù)/%沸點t/℃ 氣相 液相沸點t/℃ 氣相 液相 82 菏澤學院化工原理課程設計16 （3）精餾塔全塔物料恒算 ：原料液流量（ ） ：原料組成（摩爾分數(shù)）qFn, /kmolhFx ：塔頂產品流量（ ） ：塔頂組成（摩爾分數(shù)）Dn, /lD ：塔底殘液流量（ ） ：塔底組成（摩爾分數(shù)）WkWx 原料液及塔頂、塔底產品的摩爾分率 X乙醇 M A = molg水 M B = k 進料液中輕組分(乙醇)質量分數(shù)為 45％的摩爾分率 ???F 塔頂輕組分(乙醇)質量分數(shù)為 92％的摩爾分率 菏澤學院化工原理課程設計17 ???D 塔底輕組分(乙醇)質量分數(shù)為 5％的摩爾分率由 (后計算得出)? 原料液及塔頂、塔底產品的平均摩爾質量 =MF ????）（ kmolg ..8.?）（D l =w . ????）（ kolg 塔頂產出量 ).(53, ????qDn hKmol holxFDn %%1q, ?????? ,?Wn 易揮發(fā)組分的物料衡算 WnDnFnxq,x?? , ???????wnDFwqxx 聯(lián)立解得 ,??Fx 菏澤學院化工原理課程設計18 ,??Dx 1408,Ww 表 1 物料衡算數(shù)據(jù)記錄 由圖查出組成 的乙醇水溶液泡點為 176。加料液的平均摩爾熱容： )()( kolJXCBmA ?????????加料液的平均汽化熱： KmolJrrBA )(.)5.(.891)(1q ????????tTCmp 最小回流比及操作回流比的確定 菏澤學院化工原理課程設計20（1）q 線方程：做出下圖，. ??????qqFqq xxxy得 q 線與平衡線的交點（，） ，即 ，?由， ???（2）過點（0..833，）做平衡線的切線，交 Y 軸于點（0，）由， ???取較大的回流比，故 .inR根據(jù) ，取 R=(.2~)R? 精餾段和提餾段操作線的確定 精餾段液相流量： hkmolRqnDL .??? 精餾段汽相流量： ??)(,??V l 精餾段操作線方程： .,1 ?nDVnvnLxxqy 提餾段液相流量： ., ?????? FLnq hkmol 提餾段汽相流量： 38, ????WnV 提餾段操作線方程： . .,1????????nVnDFVnLxqxxqy 理論及實際塔板數(shù)的確定A 用圖解法求解理論板數(shù) 菏澤學院化工原理課程設計21在 yx 圖上分別畫出提餾段方程和精餾段方程，利用圖解法可以求出理論塔板數(shù)為 16 塊（含塔釜） 。見下圖B 用奧康奈爾法對全塔效率進行估算：（1）由相平衡方程式 ，可得1()xy????(1)yx??根據(jù)乙醇水體系的相平衡數(shù)據(jù)可以查得： ?()x?塔 頂 第 一 塊 板 .5F 69F加 料 板 2Wx .5()Wy塔 釜因此可以求得： 菏澤學院化工原理課程設計221()(.4271).20yx??????().53(.69)?(1)(.1).8W?????平均相對揮發(fā)度的求?。?????(2)根據(jù)乙醇水體系的相平衡數(shù)據(jù)可以查得：塔頂： ，?塔釜： , 28W?92W? 菏澤學院化工原理課程設計23塔頂和塔釜的算術平均溫度： C????由《化工原理》 （第三版，化學工業(yè)出版社，王志魁）書中附表 12 查得：在 176。 ?????..4.,WL l表 2 塔頂 L650精餾段平均摩爾質量39。塔釜 L0 平均密度的計算：1) 汽相平均密度計算： VmPMRT?? 精餾段汽相平均密度： )(????Vmvp3mkg提餾段汽相平均密度： )(?????RTMpVmvm? 3mkg2) 液相平均密度計算： 1iLw? 菏澤學院化工原理課程設計26塔頂： ，???B?3mkg ???????????AMxxw 得： ., ??BALD?3kg進料板： ，,?3mk?????????????BAAMxxw得： , BALFw?kg塔釜： ， ， 3710/Akg??8.?3mkg ().????????????BAAxx 得： , ???BALWw?3mkg精餾段液相平均密度： 3提餾段液相平均密度： ??kgA??A?3710/kgm塔頂B983k塔釜 菏澤學院化工原理課程設計27表 3 . 液相平均密度的計算 液體平均表面張力計算液體平均表面張力按下式計算： Lmix???塔頂： ，由《化工原理》 （第三版，化學工業(yè)出版社，王志魁）Ct??附錄二十 ，57A?得： ???? ????????ALDmx? mN進料板： ，查手冊： ，CtF??? 得： ?????塔釜： ，查附錄： ，tW?.105?A?N.?BmN 得： ????.. ???????BWALmx精餾段液體表面平均張力： Aw ?675kgmLW?精餾段液相平均密度進料板LDm?28提餾段液相平均密度39。 菏澤學院化工原理課程設計29塔釜： ，查附錄： ，CtW?????sPaB??? 得： ??mixLm????.? 精餾段液體平均黏度： sLm? 提餾段液體平均黏度： Pa??? 01..0表 5 液體平均黏度計算 氣液相體積流率計算： 精餾段汽相體積流率： , ????VmvnvMq?sm3液相體積流率： 3, ??llnvq提餾段汽相體積流率： ., ??????Vmvnvq?sm3液相體積流率： 3, ????LnLMq1tC???sPa?0A?sPa?0B3. B.塔頂 LDms?96塔釜 Lwms?29FtC??sPa?30精餾段液體平均黏度?sPa?.進料板 LFms?1提餾段液體平均黏度39。20C取板間距 ，板上液層高度 ，????（1） 精餾段塔徑的確定：圖的橫坐標為 , ?????????????VLnq?查 smith 圖，得 ? ?? 菏澤學院化工原理課程設計31取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為： ??則精餾塔塔徑 , ????（2） 提餾段塔徑的確定：圖的橫坐標為： 1, ???????????????VLnq?查 smith 圖，得 )(.???Csmu21.. ???取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 ???則提餾塔塔徑 ?????（3） 按標準塔徑圓整后， m6塔截面積： 22201..4AT精餾段實