精馏塔中的物料衡算
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3.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算
3.4.1操作温度的计算 1.)塔顶温度计算
查文献乙醇-水溶液中乙醇摩尔分数为0.70和0.80时,其沸点分别为78.7℃78.4℃塔顶温度为
D T ,则由内插法:
0.7078.7
0.800.7078.478.7D D x T --=--, 78.24D T ⇒=℃
3.)塔釜的温度
查文献乙醇-水溶液中乙醇摩尔分数为0.00和0.05时,其沸点分别为100℃和90.6℃设塔顶温度为W T ,则由内插法:
0.00100
0.050.0090.6100W W
x T --=--,
96.92W T ⇒=℃
则 精馏段的平均温度: 278.2482.13
80.192
m T +==℃
提馏段的平均温度: 196.9282.13
89.532
m T +=
=℃
3.4.2操作压强
塔顶压强：P D =100 kpa
取每层塔板压降:ΔP=133.322 pa
则 进料板压力: 1000.77104.9F P kpa =+⨯= 塔釜 压力: 1000.77104.9W P kpa =+⨯= 则 精馏段的平均操作压强: 1100104.9
102.52m P kpa +== 提馏段的平均操作压强: 2110.5104.9
107.72
m P +==
.）液相的平均密度
0.843
D x =0.013W x =
由
1
1
i
i i n αρρ
==∑ 计算
（1.）对于塔顶
078.24D T C =
查文献 3741.83/A kg m ρ=，3972.9/B kg m ρ= 质量分率 ()0.84346.07
0.93210.84346.0710.84318.02
A α⨯=
=⨯+-⨯
10.0679B A αα=-= 则
1
A B D
A B
ααρρρ=
+
⇒A
B
A
LB
D 1
L ρααρρ
=+ D ρ31775.2/0.93210.0679
763.6972.9
m kg ==+
（2.）对于进料板 82.13F T C =
查文献 3739.6/A kg m ρ=，3970.50/B kg m ρ= 质量分率 ()0.215746.07
0.41270.215746.0710.215718.02
A α⨯=
=⨯+-⨯
10.5102B A αα=-= 则
1
A B F
A B
ααρρρ=
+
⇒A
B
A
LB
1
F
L ρααρρ
=+ F ρ31
862.1/0.41270.5873
739.6970.5
m kg ==+
（3.）对于塔釜
096.92W T C = 160.009195x =
查文献 3721.2/A kg m ρ=，3955.1/B kg m ρ=
质量分率 ()0.012446.07
0.03110.012446.0710.012418.02
A α⨯=
=⨯+-⨯
10.9689B A αα=-= 则
1
A B W
A B
ααρρρ=
+
⇒A
B
A
LB
1
w
L ρααρρ
=+ w ρ31945.6/0.03110.9689
721.2955.1
m kg =
=+
则 精馏段的液相平均密度：
31769.2862.1815.6/22
D F Lm kg m ρρρ++===
提馏段的液相平均密度：
32945.6862.1903.8/22
F W Lm kg m ρρρ++===
3.4.5液体表面张力的计算
由 1i
i i n x σσ==∑ 计算
（1.）对于塔顶
078.24D T C = 10.702x =
查文献 18.45/A mN m σ=，62.98/B mN m σ= 则
()0.84318.7510.843663.42
25.44/LD mN m
σ=⨯+-⨯=
（2.）对于进料板
52.75/LF mN m σ= （3.）对于塔釜
096.92W T C =
查文献 16.60/A mN m σ=，59.49/B mN m σ=
则 ()0.012416.6010.012459.4958.96/LW mN m σ=⨯+-⨯=
则精馏段的液体平均表面张力：
125.4452.75
39.10/22
D F Lm mN m σσσ++===
提馏段的液体平均表面张力：
258.9652.75
55.85/22
F W Lm mN m σσσ++===
物料衡算
原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率
乙醇的摩尔质量 46.07/A M kg kmol = 水的摩尔质量 18.02/B M kg kmol = 原料加料量 W=(59000*1000)/24*365=6735kg/h 进料组成 x F ＝0.45 馏出液组成 x D ＝0.93 塔顶压力 p ＝1.03atm
水
乙醇M x M X M F F F )1(-+⨯=
=0.45*46.07+0.55*8.02=30.6kg/kmol F=6735/30.6=220kmol/h 物料衡算式
F=D+W
W D F x W x D x F ⋅+⋅=⋅
解得 D=105.43kmol/h W=114.56kmol/h X W =0.0083
精馏塔二元系物系 3.2回流比的确定
3.2.1平均相对挥发度的计算 查[1]由相平衡方程1(1)x y x αα=+- 得(1)
(1)
y x x y α-=-