精馏塔中的物料衡算.doc

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78.778.4塔顶温度为,则由内插法:, 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,则由内插法:, 则 精馏段的平均温度: 提馏段的平均温度: 3.4.2操作压强塔顶压强：PD=100 kpa 取每层塔板压降:P=133.322 pa 则 进料板压力: 塔釜 压力: 则 精馏段的平均操作压强: 提馏段的平均操作压强: .）液相的平均密度 由 计算 （1.）对于塔顶 查文献 ， 质量分率 则 （2.）对于进料板 查文献 ， 质量分率 则 （3.）对于塔釜 查文献 ， 质量分率 则 则 精馏段的液相平均密度： 提馏段的液相平均密度： 3.4.5液体表面张力的计算 由 计算（1.）对于塔顶 查文献 ， 则 （2.）对于进料板 （3.）对于塔釜 查文献 ， 则 则精馏段的液体平均表面张力： 提馏段的液体平均表面张力： 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 水的摩尔质量 原料加料量 W=(59000*1000)/24*365=6735kg/h进料组成 xF0.45馏出液组成 xD0.93塔顶压力 p1.03atm =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 解得 D=105.43kmol/h W=114.56kmol/h XW=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 得由常压下乙醇-水溶液的平衡数据x0.250.300.350.400.500.600.700.800.8940.95y0.5510.5750.5950.610.6570.6980.7550.820.8940.942由道尔顿分压定律 及得 将上表数据代入 得：序号123453.68153.15692.72542.35011.977序号6789101.5411.321.141.000.85则 则 平衡线方程：3.2.2最小回流比的计算和适宜回流比的确定xF0.45 xD0.93 xw0.0083 =1.80 因为q=1所以xq= xf0.45由相平衡方程= 0.61最小回流比 解得 RMIN=2操作回流比取最小回流比的1.2倍=1.2=2.43.3板数的确定3.3.1精馏塔的气液相负荷 精馏段：L=RD=2.4105.43=253.03 kmol/h V=（R+1）D=（2.4+1）105.43=358.46kmol/h提馏段： =L+qF=253.03+220=473.03kmol/h =V+(q1)F=V=358.46kmol/h.3.2精馏段与提馏段操作线方程精馏段操作线方程 提馏段操作线方程：3.3.3逐板法确定理论板数及进料位置（也可用芬克斯方程)对于甲醇水属物系，可采用逐板计算法求理论板层数。根据求得的相对挥发度可知相平衡方程为 因为泡点进料，q=1， xq=xf=0.45第一块板上升的蒸汽组成 y1=xD=0.93第一块板下降的液体组成由上式求取X1=0.88由第二块板上升的气相组成:Y2=0.89由第二块板下降的液体组成如此反复计算： y3=0.84 x3=0.75Y4=0.80 x4=0.68Y5=0.73 x5=0.56Y6=0.67 x6=0.44因第5块板上升的气相组成由提馏段操作方程: 如此反复计算： y7=0.51 x7=0.32y8=0.41 x8=0.26y9=0.32 x9=0.189y10=0.22 x10=0.114y11=0.127 x11=0.074y12=0.064 x12=0.031y13=0.035 x13=0.018xw 根据以上求解结果得： 总理论板数为 13 （包括再沸器） 进料板位置为 6 精馏段理论板数 5 提馏段理论板数 8 3.3.4全塔效率由进料组成 xF=0.45经查表 得 泡点温度 在此温度下 查文献 得 ： 则进料液再该温度下的平均粘度为：则板效率E 由奥。康奈尔公式计算=0.401则 实际塔板数： 精 馏 段: 提 馏 段: 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78.778.4塔顶温度为,则由内插法:, 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,则由内插法:, 则 精馏段的平均温度: 提馏段的平均温度: 3.4.2操作压强塔顶压强：PD=100 kpa 取每层塔板压降:P=133.322 pa 则 进料板压力: 塔釜 压力: 则 精馏段的平均操作压强: 提馏段的平均操作压强: .）液相的平均密度 由 计算 （1.）对于塔顶 查文献 ， 质量分率 则 （2.）对于进料板 查文献 ， 质量分率 则 （3.）对于塔釜 查文献 ， 质量分率 则 则 精馏段的液相平均密度： 提馏段的液相平均密度： 3.4.5液体表面张力的计算 由 计算（1.）对于塔顶 查文献 ， 则 （2.）对于进料板 （3.）对于塔釜 查文献 ， 则 则精馏段的液体平均表面张力： 提馏段的液体平均表面张力： 3.5精馏塔的塔体工艺尺寸计算3.5.1塔径的计算精馏段液气流动参数 取板间距，板上清液高度， 则 查史密斯关联图 得 又 液体的表面张力 取安全系数为0.6，则空塔气速： 则 按标准塔径园整后为：塔截面积： 实际空塔气速u： 提馏段液气流动