精馏塔课程设计

精馏塔课程设计

安徽科技学院食品药品学院

乙醇—水板式精馏塔设计

班级：食品科学与工程101

姓名：蒋大强

学号：2301100112

指导教师：杜传来张继武

时间：2012年1月6日

分离要求：塔底含量不超过0.1％,塔顶含量高于98％.

工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝，q 取1.2，R=1.1 Rmin 。

：水和乙醇的物理性质

（2）常压下乙醇和水的气液平衡数据，见表3—2

表3—2 乙醇—水系统t —x —y 数据

1.2乙醇和水的不同温度下的密度。

表1—1 不同温度下乙醇和水的密度

温度/℃ 乙ρ 水ρ

温度/℃ 乙ρ 水ρ

80

85

90 735 730 724 971.8 968.6 965.3 85 100 720 716 961.85 958.4

1.3乙醇和水的不同温度下的表面张力。

表1—2 乙醇和水不同温度下的表面张力

温度/℃

70 80 90 100 乙醇表面张力22/10

m N - 18 17.15 16.2 15.2 水表面张力/2

2/10m N - 64.3

62.6 60.7 58.8

1.4乙醇和水的不同温度下的黏度。

表1—3 乙醇和水不同温度下的黏度

温度/℃ 70

80 90 100 乙醇黏度mpa.s 0.48

0.415 0.351 0.305 水的黏度mpa.s

0.400 0.330 0.318 0.284

1.5乙醇—水气、液平衡组成与温度关系

表1—1 乙醇—水气、液平衡组成与温度关系

沸点t/C ︒

乙醇分子/% （液相） 乙醇分子/% （气相） 沸点t/C ︒ 乙醇分子/% （液相） 乙醇分子/% （气相） 100

99.9

99.8

99.7

99.5

99.2

99

98.75

97.64

95.8

95.5

91.3 0 0.004 0.04 0.05 0.12 0.23 0.31 0.39 0.79 1.61 1.90 4.16 0 0.053 0.51 0.77 1.57 2.90 3.725 45 8.76 16.34 17.00 29.92 82 81.5 81.3 80.7 80.6 80.1 79.85 79.8 79.7 79.5 79.3 79.2 27.3 32.73 33.24 39.65 42.09 48.92 52.68 50.79 51.98 61.02 57.32 65.64 56.44 59.26 58.78 61.22 62.22 64.70 66.28 65.64 65.99 70.29 68.41 72.71

89.0 87.9 86.7 85.3 85.2 84.1 83.75 82.7 82.3 82.3

7.21

7.41

9.66

12.38

12.64

16.61

17.41

23.37

25.75

26.08

38.91

39.61

43.75

47.04

47.49

50.89

51.67

54.45

55.74

55.80

78.95

78.75

78.74

78.6

78.4

78.27

78.2

78.15

78.15

68.92

72.36

74.72

75.99

79.82

83.87

85.97

89.41

89.43

74.69

76.93

78.15

79.26

81.83

84.91

86.40

89.41

89.43 设计结果一览表

2.

精馏塔工艺计算

2.1塔的物料衡算

2.1.1料液及塔顶，塔底产品含乙醇的摩尔分率

F:原料液流量（kmol/s ） xF:原料组成（摩尔分率，下同）

D ：塔顶产品流量（kmol/s ） xD:塔顶组成

W ：塔底残液流量（kmol/s ） xW:塔底组成

2.1.2进料

2.1.3物料衡算

2.2有关的工艺计算

2.2.1原料液的平均摩尔质量：

M f =x f M OH CH CH 23+(1-x f )M O H 2=0.1934⨯46+(1-0.1934)⨯18=23.4kg/kmol 同理 可求得：M D =42.6972kg/kmol M W =18.5544kg/kmol

45οC 下，原料液中ρO H 2=971.1kg/m 3,ρOH CH CH 23=735kg/m 3由此可查得原料液，塔顶和塔底混合物的沸点，以上计算结果见表6。

表6 原料液`馏出液与釜残夜的流量与温度

2.3 最小回流比及操作回流比的确定

如图所示的乙醇-水物系的平衡曲线，具有下凹的部分，当操作线与q 线的交点尚未落到平衡线上之前，操作线已与平衡线相切，如图中点g 所示。点g 附近已出现恒浓区，相应的回流比便是最小回流比。对于这种情况下的R m in 的求法只能是通过作图定出平衡线的切线之后，再由切线的截距或斜率求之。如图1-63所示，可用下式算出：

1min min +R R =1934

.08814.037.08814.0-- ⇒ R m in =2.889 可取操作回流比R=1.5⨯2.889=4.334

2.4 全凝器冷凝介质的消耗量

塔顶全凝器的热负荷：Q C =(R+1)D(I VD -I LD )

可以查得I VD =1266kJ/kg I LD =253.9kJ/kg,所以

Q C =(1.612+1)⨯2.0330⨯(1266-253.9)=5317.45kJ/h

取水为冷凝介质，其进出冷凝器的温度分别为25οC 和35οC 则

平均温度下的比热c pc =4.174kJ/kg οC,于是冷凝水用量可求

W C =)(c Q 12pc C t t -=)

2535(174.445.5317-⨯=127.4kg/h 4.精馏塔主体尺寸计算

4.3提留段塔径的计算

1t 2D F t t +=705.91258.9983.83=+=℃

查t-x-y 图在91.705℃下：

0552.0=x A , A

y 3273.0= 9448.0=x B , B y 6727.0=