精馏塔全塔物料衡算

1 精馏塔全塔物料衡算 s kmol W s kmol D s kmol F 塔底残液流量 塔顶产品流量 进料量 塔底组成 塔顶组成 下同 原料组成 摩尔分数 x x x w D F a t F 4 102 1 0 0 F 46 x 0 0 D 93 x 0 0 W 1 x kmol kg 04 32 M甲醇 kmol kg 02 18 M水 原料甲醇组成 0 0 F 4 32 02 18 5404 32 46 04 32 46 x 塔顶组成 0 0 D 2 88 02 18 704 32 93 04 32 93 x 塔底组成 0 0 W 6 0 02 18 9904 32 1 04 32 1 x 进料量 s kmol a t F 2 34 4 10205 2 360024300 02 18 324 0 1 04 32 324 0 10102 1 102 1 物料衡算式为 xxx WDF WD WDF F 联立代入求解 3 108 D 2 10405 1 W 2 常压下甲醇 水气液平衡组成 摩尔 与温度关系 1 温度 C C C o o o t t t t t t t t t 2 99 06 0 100 31 50 9 92100 76 66 100 2 88 7 64 41 87100 9 66 7 64 52 68 67 74 32 3 90 26 967 7 9 88 3 90 W W W D D D F F F 精馏段平均温度 C ott t 64 67 2 76 6652 68 2 DF 1 提馏段平均温度 C ott t 86 83 2 76 6652 68 2 WF 2 2 密度 已知 p T aa o o B B A A L T p a 4 22 M M 1 V 混合气密度 为相对分子质量为质量分数 混合液密度 塔顶温度 C o t 76 66 D 气相组成 0 0 D D D 5 92 100100 7 6476 66 10096 91 7 649 66 y y y 进料温度 C o t 52 68 F 气相组成 0 0 F F F 4 88 10092 84 52 6870 62 8992 84 6870 y y y 塔底温度 C o t 2 99 W 气相组成 0 0 W W W 19 3 1000 2 99100 34 280 9 92100 y y y 1 精馏段 液相组成 0 0 1 FD 1 3 60 2 x xx x 气相组成 0 0 1 FD 1 45 90 2 y yy y 所以 kmol kg 7 309045 0 102 189045 0 04 32 V kmol kg 474 26603 0102 18603 004 32 L M M 1 1 2 提馏段 液相组成 0 0 2 FW 2 5 16 2 x xx x 气相组成 0 0 2 FW 2 15 46 2 y yy y 所以 kmol kg 49 244615 0 102 184615 0 04 32 V kmol kg 33 20165 0 102 18165 0 04 32 L M M 2 2 由不同温度下甲醇和水的密度 温度 C o 甲醇水 50760988 1 60751983 2 70743977 8 80734971 8 90725965 3 100716958 4 求得在 下的甲醇和水的密度 单位 tDtFtD 3 mkg 51 962 852 965 01 0 1 716 72 0 011 852 965 3 965 2 99100 3 965 4 958 90100 72 716 716 2 99100 725716 90100 2 99 204 759 55 979 93 01 564 746 93 0 1 55 979 8 977 76 6670 2 983 8 977 6070 564 746 743 76 6670 751743 6070 76 66 015 855 599 978 46 0 1 628 744 46 0 1 599 978 8 977 52 6870 2 983 8 977 6070 628 744 743 52 6870 751743 6070 52 68 W W wW wW cW cW W D D cD wD cD cD D F F wF wF cF cF F C C C o o o t t t 所以 11 807 2 204 759015 855 2 L DF 1 76 908 2 015 85551 962 2 L FW 2 845 0 2 V 0985 1 2 V 605 0 15 2734 22 15 273 112 1 15 2734 22 15 273 085 1 15 273 4 22 15 273 kmol kg 4385 24 2 V kmol kg 699 30 2 V kmol kg 467 181 kmol kg 41 301 kmol kg 9885 301 kmol kg 33 2 2 L kmol kg 474 26 2 L kmol kg 10 181 kmol kg 56 221 kmol kg 39 301 VWVF VDVF W VW VW D VD VD F VF VF VFVW VFVD WWVW FFVF DDVD LFLW LFLD WW LW FF LF DD LD 2 1 2 1 2 1 M M M MM M MM M MMM MMM MMM MM M MM M MMM MMM MMM 水甲醇 水甲醇 水甲醇 水甲醇 水甲醇 水甲醇 t t t yy yy yy xx xx xx 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 4 1 4 1 4 1 O sO w sW m 注 VV V OOWW WW W xx x VV V OOOO OO O xx x V V S WsW sW x V V S oso so x QBA 3 2 3 2 441 0 lg V W W qT q Q B V o o o w q 1 2 lgA sosw so sw 式中 下脚标 w o s 分别代表水 有机物及表面部分 指主体部分的分子数 xwxo 指主体部分的分子体积 为纯水 有机物的表面张力 对甲醇 q 1 VwVo W o mL66 18 852 965 02 18 mL40 18 55 979 02 18 mL41 18 5992 978 02 18 mL03 43 628 744 04 32 mL70 44 72 716 04 32 mL92 42 564 746 04 32 wW c wW wD c wD wF c wF cF c cF cW c cW cD c cD V V V V V V m m m m m m 由不同温度下甲醇和水的表面张力 温度 C o 甲醇表面张力 10 3 m N 水的表面张力 10 3 m N 6019 366 2 7018 264 3 8017 462 6 9016 460 7 10015 558 8 求得在 下的甲醇和水的表面张力 tDtFtW N 10 3 m 单位 甲醇的表面张力 36 18 2 18 3 19 2 18 52 6870 6070 cF cF 57 15 5 15 4 165 15 2 99100 90100 56 18 2 18 3 192 18 76 6670 6070 cW cW cD cD 水的表面张力 58 64 3 64 2 66 3 64 52 6870 6070 wF wF 95 58 8 58 7 60 8 58 2 99100 90100 9156 64 3 64 2 66 3 64 76 6670 6070 wW wW wD wD 塔顶表面张力 00144 0 1 1 VVV V cDDwDDcDD wDD cD wD xxx x 13 3 0 29 2 84QBA 29 0 3 2 3 2 441 0 837 2 00144 0 lg lg V wD wD cD cD cD wD qT q Q B V 联立方程组 1 lgA scDswD scD swD 99926 0 00074 0 scD swD 58 18 076 256 1899926 0 92 6400074 0 D cD scD wD swD D 4 1 4 1 4 1 4 1 4 1 原料表面张力 0338 0 1 1 VVV V cFFwFFcFF wFF cF wF xxx x 761 0 29 1 47QBA 29 0 3 2 3 2 441 0 471 0338 0 lg lg V wF wF cF cF cF wF qT q Q B V 联立方程组 1 lgA scFswF scF swF 983 0 017 0 scF swF 826 18 026 2 36 18983 0 58 64017 0 F cF scF wF swF F 4 1 4 1 4 1 4 1 4 1 塔底表面张力 6754 3 1 1 VVV V cWWwWWcWW wWW cW wW xxx x 3043 0 0 261 5653 0QBA 261 0 3 2 3 2 441 0 5653 06754 3lg lg V wW wW cW cW cW wW qT q Q B V 联立方程组 1 lgA scWswW scW swW 332 0 668 0 scW swW 72 39 51 2 7 44332 0 95 58668 0 W cW scW wW swW W 4 1 4 1 4 1 4 1 4 1 1 精馏段的平均表面张力为 703 18 2 DF 1 2 提馏段的平均表面张力为 15 29 2 DW 2 4 混合物的粘度 不同温度下甲醇和水粘度系数 温度 C o 甲醇粘度系数 甲醇 水粘度系数 水 600 350 479 700 3060 414 800 2770 362 900 2510 321 1000 2250 288 C o t 64 67 1 429 0 414 0 64 6770 479 0414 0 6070 316 0 306 0 64 6770 350 0306 0 6070 水 水 甲醇 甲醇 C o t 68 83 2 346 0 321 0 86 8390 362 0321 0 8090 267 0 251 0 86 8390 277 0251 0 8090 水 水 甲醇 甲醇 1 精馏段粘度 smPa3609 0 1 11 1 水甲醇 xx 2 提馏段粘度smPa333 0 1 22 2 xx 水甲醇 5 相对挥发度 由 得324 0 xF 884 0 yF