分离乙醇-水浮阀精馏塔设计(11万吨)

分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计

1 设计题目：分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计

2 原始数据及条件

生产能力：年处理乙醇-水混合液11.0万吨（开工率300天/年）

原料：乙醇含量为20%（质量百分比，下同）的常温液体

分离要求：塔顶乙醇含量不低于95%

塔底乙醇含量不高于0.2%

建厂地址：海南

3.4.2 塔板的工艺设计

1 精馏塔全塔物料衡算

F ：原料液流量（s kmol /） F x ：原料组成（摩尔分数，下同）

D ：塔顶产品流量（s kmol /） D x ：塔顶组成

W ：塔底残液流量（s kmol /） W x ：塔底组成

原料乙醇组成： %91.818

/8046/2046

/20=+=

F x

塔顶组成： %14.8818

/546/9546

/95=+=

D x

塔底组成： %078.018

/8.9946/2.046

/2.0=+=

W x

进料量：

()[]s mol F /k 2071.03600

2430018/2.0146/2.0101011/0.1134=⨯⨯-+⨯⨯⨯==年万吨

物料衡算式： W D F +=

W D F Wx Dx Fx +=

联立代入求解：D s kmol /0208.0=， W s kmol /1863.0=

2 常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系

1温度

利用表中数据由拉格朗日插值可求得W D F t t t 、、

①F t ：

21

.791.80

.8966.921.77.860.89--=--F t F t ℃41.87=

②D t ：

43

.8914.8815

.7872.7443.8941.7815.78--=--D

t D t ℃17.78=

③W t ：

078.0100

90.105.95100--=--W t W t ℃82.99=

④精馏段平均温度：79.82217

.7841.8721=+=+=

D F t t t ℃ ⑤提馏段平均温度：61.932

2=+=

W

F t t t ℃ 2 密度

已知：混合液密度：

B

B

A

A

L

a a ρρρ+

=

1

（a 为质量分数，M 为平均相对分子质量）

混合气密度：0

04.22Tp p T v M

=ρ

⑴精馏段：℃79.821=t 液相组成()

()()()%94.22,37.237.8279.8237.2361.167.821.84:

1

11=--=

--x x x

气相组成()

()()()%22.54,45.547.8279.8245.5489.507.821.84:

1

11=--=

--y y y

所以()kmol kg M L /42.24182294.01462294.01=⨯-+⨯= ()kmol kg M V /18.33185422.015422.0461=⨯-+⨯=

⑵提馏段℃61.932=t

()()()()%44.3,21.70.8961.9321.790.10.895.95:

2

22=--=--x x x 液相组成 气相组成()

()()%37.23,91.380.8961.93)

91.3800.17(0.895.95:

2

22=--=

--y y y 所以 ()kmol kg M L /96.180344.01180344.0462=-⨯+⨯=

()kmol kg M V /54.242337.01182337.0462=-⨯+⨯=

85 730 968．6 90 724 965．3 95 720 961．85 100

716

958．4

求得在t 1与t 2下的乙醇和水的密度（单位：3

-⋅m kg ）。

()

()()()

()

()331/01.9708.971-8079.828.9716.9688085/k 21.732,735-80-79.82)

8.971-6.968(80-8579.82m kg m g t =-=

--==

=水

水乙

乙，）

（℃，

ρρρρ

同理：3

'

3'

2/81.962,/11.72161.93m kg m kg t ===水乙℃，ρρ

()()()311/06.851,01

.9704321.0121.7322294.0118462294.0462294.01m kg L L =-+-⨯+⨯⨯=ρρ

在精馏段：液相密度1V ρ：

汽相密度:()

31/14.179.8215.2734.2215

.27318.33m kg V =+⨯=

ρ 在提馏段：液相密度2L ρ：

()()()322/62.936,81

.96208345.0121.7320344.0118460344.046

0344.01m kg L L =-+-⨯+⨯⨯=ρρ

汽相密度：()

32

/819.061.9315.2734.2215

.27354.24m kg V =+⨯=ρ 3 混合液体表面张力

二元有机物-水溶液表面张力可用下列公式计算 公式： 4

/1004/14

/1σϕσϕσS W SW m

+=