(精馏设计)

(1)精馏塔全塔物料衡算 1确定塔顶、塔底物料量及组成 有全塔物料衡算式W

D F Wx Dx Fx W

D F ⎩⎨

⎧+=+=

联立得：D=81.08h kmol ，W=29.92h kmol 汇总列表如下：

F/（h kmol D/h kmol W/h kmol F x

D x

W x

111 81.08

29.92

0.712 0.96 0.04

2.确定塔板数

查表得，常压下甲醇的沸点b T =64.6℃，乙醇的沸点b T =78.3℃，在65～78℃之间甲醇和乙醇的平衡数据如下图示：

温度T(℃)

甲醇液相摩尔分数x 甲醇气相摩尔分数y

65 0.9202 0.9532 66 0.8362 0.8998 67 0.7575 0.8455 68 0.6837 0.7906 69 0.6142 0.7349 70 0.5488 0.6787 71 0.4638 0.5991 72 0.3846 0.5180 73 0.3108 0.4357 74 0.2417 0.3521 75 0.1781 0.2639 76 0.1161 0.1819 77 0.0589 0.0955 78

0.0049

0.0082

不同温度下甲醇的气、液相组成：（图）t-x-y （图）

进料状态方程：1

1---=

q x x q q

y F 在x -y 图上画出q 线，764.0=q x ，851.0=q y

2529.1764

.0851.0851

.096.0min =--=

--=

q

q q D x y y x R

取5.225.122min =⨯==R R 精馏段操作线方程：2743.07143.01

1+=+++=x R x

x R R y D 提溜段操作线方程：0048.01195.1-=-+--++=

x x W

qF L W

x W qF L qF L y W

利用t -x -y 图查得： 塔顶温度：65=D t ℃ 塔底温度：3.77=W t ℃ 进料温度：6.67=F t ℃ 712

3

.778.642=+=+=

底顶平t t t ℃ 在71℃下查《化工数据手册》并利用内差法求取：

s mPa cp LA ⋅==303.00303.0μ，s mPa cp LB ⋅==519.0519.0μ 。

查y x t --图，71=t ℃时：51.0,375.0==A A y x

)375.01(519.0375.0303.0)1(-⨯+⨯=-+=A LB A LA L x x μμμ s mPa cp ∙==438.0438.0

根据公式：

B

A p p =α求顶α，底α

在65℃时： 1.7646446.115787.215===

顶顶

顶B A p p α 在3.77℃时： 1.686738.5336

1245.332===

底底

底B A p p α

1.71251.6861.7646=⨯=⨯=底顶ααα

全塔效率：)0.5(529.0)438.073.1(49.0)(49.0245.0245.0==⨯⨯==--T L T E E 取αμ 在y x -组成图上绘制的理论塔板数18=T N 块（不包括再沸器），则实际塔板数为: 365

.018

===T T p E N N 块（不包括再沸器） （图）两个

一、塔径计算 1.1、精馏段塔径计算 1.1.1、气相和液相流量计算

计算得：

C t ︒=+=

3.662

67.6

65平 在3.66℃下查表的 809.0=A x 191.0=b x

886.0=A y

114.0=b y

气相千摩尔质量为：

kmol kg y M y M M B A g /596.33114.046886.03221=⨯+⨯=+= 液相千摩尔质量：

kmol kg M L /674.34191.046809.032=⨯+⨯=

气相密度为：3v /0672.1)

6.36327(8.314 3.596

3325.101m kg RT

pM g =+⨯⨯=

=ρ

202.7

5.281.08=⨯==RD L

283.7881.081)(2.51R =⨯+=+=D V ）（

气相体积流量：s m VM V g

s /2.19473600

.20671 3.596

383.78236003v =⨯⨯=

⨯=

ρ

液相甲醇的质量分数：

7466.0191

.046809.032809

.032=⨯+⨯⨯=+=

B B A A A A Aw x M x M x M x

液相中乙醇的质量分数： 0.25340.7466-11==-=Aw Bw x x 液相密度的计算：

在66.3℃下查数据并利用内差法求取：

3/1.761m kg A =ρ 3/5.758m kg B =ρ

315.17585

.02534

.07611.07466.01

=+=

+

=

B

Bw

A

Aw

L

x x ρρρ 则： 3/6.758m kg L =ρ 液相体积流量为：

s m LM L L L s /10567.25

.7603600674

.347.202360033-⨯=⨯⨯=⨯=

ρ

1.1.2、塔径计算 取m H T 0.5=

m h l 08.0=

0294.02067

.15.7601947.210567.23v =⨯=-ρρL s

s

V L 查表得0.09220=C

在C ︒66.3时甲醇的表面张力为：m N /1016.6055

-3⨯=σ 乙醇的表面张力为：m N /1019.6326

-3⨯=σ 则混合物的表面张力为：

m N /101836.17191.01019.63260.8091016.6055

3--3-3⨯=⨯⨯+⨯⨯=σ