分离乙醇—水板式精馏塔项目设计方案

进料板相对挥发度

?FxB0.51(1F?yx??0.51)0.1740(1?0.1740)?4.941 FyB塔釜相对挥发度

?yW?WxBxy?0.02158(1?0.02158)0.001962)?11.22 WB0.001962(1?全塔平均相对挥发度

??3?D?F?W?31.08213?4.941?11.22?3.915

4.5.2物系黏度

由常压下乙醇-水溶液的温度组成t-x-y图可查得 塔顶温度 tD=78.3℃ 泡点进料温度 tF=84.0℃ 塔釜温度 tW=99.9℃ 全塔平均温度t?tD?tF?tW3?87.40C 由液体的黏度共线图可查得t=87.4℃下，乙醇的黏度L=0.38mPa·s，水的黏度μL =0.3269mPa·s

?L??xi?Li?0.1740?0.38?(1?0.1740)?0.3269

?0.336mPa?s

4.5.3全塔效率和实际塔板数

即全塔效率ET

ET?0.49(??0.245L)?

《化工原理》修订版下册，夏清编

《化工原理》修订版上册，夏清编

μ?0.49(3.915?0.336)?0.245?0.4582

即实际塔板层数NP

NNT?1P?E?16?1?32.74?33 T0.4582精馏段理论板层数N，T=13，所以实际加料板位置为

NN'Tm?E?1?130.4582?1?29.37?30

T4.6操作压强的计算

因为常压下乙醇－水是液态混合物，其沸点较低（小于100℃），且不是热敏性材料，采用常压精馏就可以成功分离。

故塔顶压强： PD=101.3KPa， 取每层压强降：?P?0.4KPa 塔底压强：

PW?PD??PNP?101.3?0.4?33?114.5KPa

进料板压强：

PF?PD?N精?P?101.3?0.4?30?113.3KPa 全塔平均操作压强：

PPD?Pwm?2?101.3?114.52?107.9KPa 精馏段平均操作压强：

PPF?PDm?2?113.3?101.32?107.3KPa 提馏段平均操作压强：

PPF?PW113m?2?.3?114.52?113.9KPa 《化工原理》修订版下册，夏清编

4.7平均分子量的计算

1．塔顶：xD=0.8386 yD?0.849

气相MVDM?0.849×46＋（1－0.849）×18＝41.77Kg/Kmol

液相MLDM?41.538Kg/Kmol 2．进料：xF＝0.1740，yF= 0.51

气相MVFM?0.51×46＋（1－0.51）×18＝32.28Kg/Kmol 液相MLFM?27.84Kg/Kmol

塔釜：xW＝0.001962，yW＝0.02158

气相MVWM?0.02158×46＋（1－0.02158）×18＝18.60Kg/Kmol 液相MLWM?18.08Kg/Kmol 4．精馏段平均分子量

MVM?(41.77+32.28)/2=37.08Kg/Kmol

MLM?(41.538+27.84)/2=34.69Kg/Kmol

5．提馏段平均分子量

MVM?（32.28+18.60）/2＝25.74Kg/Kmol

MLM?(27.84+18.08)/2=22.96Kg/Kmol

4.8平均密度的计算

1．液相平均密度

塔顶tD=78.3℃，查得?水(液)＝0.9728g/cm3； 进料塔板tF=84℃，查得?水(液)=0.9693g/cm3； 塔釜tW=99.9℃，查得?水(液)=0.9584g/cm3；

《化工原理》修订版上册，夏清编

??????不同温度下乙醇的密度可用方程式

?t??0??(t?t0)?10?3??(t?t0)2?10?6??(t?t0)3?10?3

查得当t30=25℃时，乙醇的?0?0.78506g/cm 代入式中，求得在

tD=78.3℃时，?t=0.7369 g/cm3 tF=84.0℃时，?t =0.7314g/cm3 t3

W=99.9℃时，?t=0.7155g/cm 塔顶密度：

?LD?0.8386?0.7369?0.9729?(1?0.8386)?0.775g/cm3

进料密度：

?LF?0.174?0.7314?0.9694?(1?0.174)?0.9279g/cm3

塔釜密度：

?3LW?0.001962?0.7155?0.9584?(1?0.001962)?0.9579g/cm 精馏段液相平均密度：（775+927.9）/2=851.45kg/m3 提馏段液相平均密度：（927.9+957.9）/2=942.9kg/m3 2．气相平均密度

乙醇-水蒸汽在常压沸腾温度下的密度（Kg/m3）可通过查表得到，

?3VD?1.449Kg/m?VF?0.785Kg/m3 ?VW?0.592Kg/m3精馏段气相平均密度：（1.449+0.785）/2=1.117kg/m3 提馏段气相平均密度：（0.785+0.592）/2=0.6885kg/m3

物理化学实验，湛昌主编

《常用化工单元设备设计》第二版，功

样编