精馏塔性能测定实验——数据处理
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按表8-2（乙醇——正丙醇 t-x-y关系）绘制T-X-Y相图（见图2）、X-Y平衡曲线（见图3）
图2 T-X-Y平衡相图
精馏实验测定数据见原始记录表。
0.0
0.20.40.60.81.0
y
计算实例：
1、 求乙醇的质量分率及摩尔分率：以全回流塔顶组成为例 W=57.596-41.739×1.3599=0.8370
8701.060
8370
.01468370.046
8370
.0=-+=
A
X
2、计算精馏塔在全回流条件下，稳定操作后的全塔理论板数和总板效率 总板效率E T 按下式计算：其中N P 为实际塔板数，N T 为塔的理论板数。
%
100⨯=
P
T T N N E
图解法求理论板数：
根据测值已知： x D =0.8701, x w =0.0655 精馏段操作方程：1
1
++
+=
R X X R R Y D ， 对角线方程y=x ，全回流时R=∞，没有提
馏段，操作线与对角线重合，理论板数为最少N=N min , N min ,可在x-y 图上的平衡线与对角
线上直接图解求得。
N T =5.7（见图3）
总板效率E r =5.7/7*100%=81.4%
3
0.0
0.2
0.4
0.6
0.81.0
Y
X
4、计算精馏塔回流比R=4，稳定操作后的全塔理论塔板数和总板效率 根据测值已知：x D =0.8576, x w =0.1990, x F =0.2850 精馏段操作方程：17152
.08.01
1
+=++
+=
X R X
X R R Y D
对角线方程y=x 。
操作线与对角线的交点：x= x D ,y= x D , 见图中a 点。
截距为17152
.01
=+R X
D
,绘制
精馏段操作线a-b 。
进料方程：9194
.0226.41
31.12850.01
31.131.11
1
-=--
-=
--
-=
X X q X
X q q Y F
（通过查表计算得q=1.31。
见后附q 值的计算）
联立进料方程与精馏段操作方程，求得交点d(0.3184，0.4263)， 进料方程与对角线的交点e （x= x F ,y= x F ）) 。
过e,d 两点绘q 线。
提馏段操作线与对角线的交点为x=x W ，y= x W 。
见图中c 点。
与精馏段操作线交于d
连接c-d 点即为提馏段操作线。
见图4
图4 部分回流图解法求理论板数
图解法求理论板数N T =6.8-1=5.8, 总板效率η=N T /N P =5.8/7=82.9%
q 值的计算：
进料热状况参数 m
m
F B pm r r t t C q +-=
)(
t F — 进料温度，℃。
16℃
t B —进料的泡点温度，℃。
93.1℃。
C pm —进料液体的平均摩尔热容，kJ/（kmol ．℃ ）。
r m —进料液体的平均摩尔汽化潜热，kJ/kmol 。
C pm =C p1M 1x 1+C p2M 2x 2，kJ/kmol ．℃ (8-3)
r m =r 1M 1x 1+r 2M 2x 2，kJ/kmol (8-4) 式中：
C p1，C p2——分别为纯组份1和组份2在平均温度（t F + t B ）/ 2下的比热，（kJ/kg ．℃ ）。
（t F + t B ）/ 2=(16+93.1)/2=54.55℃ (54.55+273.15≈330K) 。
在液体比热容共线图上查出相应的比热容。
C p1（乙醇）=3.04 kJ/（kg ．K ）， C p2（正丙醇）=2.85（kJ/kg ．K ）。
在液体比热容共线图上查出相应的比热容。
（注：kJ/kg ．K 与kJ/kg ．℃ 相当）
在汽化热共线图上查出相应的汽化热。
乙醇临界温度t c =243℃ （t c -t=243-93.1=149.9），正丙醇临界温度t c =264℃（t c -t=264-93.1=170.9）
r 1=850（kJ/kg ）， r 2=680（kJ/kg ）kJ/kg 。
r 1，r 2——分别为纯组份1和组份2在泡点温度下的汽化潜热。
M 1，M 2——分别为纯组份1和组份2的摩尔质量，kg/kmol 。
M 1=46，M 2=60 x 1，x 2——分别为纯组份1和组份2在进料中的摩尔分率。
x 1=0.2850，x 2=1- x 1=0.7150
计算q 值：
C pm =C p1M 1x 1+C p2M 2x 2=3.04*46*0.2850+2.85*60*0.7150=39.85+122.265=162.115
r m =r 1M 1x 1+r 2M 2x 2=850*46*0.2850+680*60*0.7150=11143.5+29172=40315.5
31
.15
.403155
.40315161.93115.162)(=+-⨯=
+-=
）（m
m
F B pm r r t t C q。