分离乙醇—水板式精馏塔项目设计方案

4.9表面力的计算

25℃时乙醇—水溶液的表面力可由图表面力-乙醇质量分数关系图查得，而其他温度（T2）下的表面力σ2，可由已知温度（T1）《常用化工单元下的表面力σ1，利用公式求出：

?1.22????Tc?T2??1??Tc?T1?? Tc—液体的临界温度，K；

当混合液的临界温度无法查到时，可采用下式估算：

Tmc??xiTic

其中乙醇的临界温度Tic=243℃=516.15K，水的临界温度Tic=374.2℃=647.35K。

1、塔顶：

乙醇质量分数93%，查得σ1=21mN/m，T1=298.15K，T2=351.45K，

TmcD?0.8386?516.15?(1?0.8386)?647.35?537.35K ?1.22?537.3521???351.45??537.35?298.15?? ?2?15.52mN/m

2、进料：

乙醇质量分数35%，查得σ1=29.5mN/m，T1=298.15K，T2=357.15K，

TmcF?0.174?516.15?(1?0.174)?647.35?624.52K

?1.2229.5???624.52?357.15??624.52?298.15?? ?2?23.22mN/m

3、塔釜：

设备设计》第二版，功样编

乙

醇质量分数0.5%，查得σ1=64mN/m，T1=298.15K，T2=373.05K， TmcW?0.001962?516.15?(1?0.001962)?647.35?647.09K

?1.2264???647.09?373.05??647.09?298.15?? ?2?47.89mN/m

4、精馏段平均表面力：

?(精)=(15.52+23.22)/2=19.37mN/m 5、提馏段平均表面力：

?(提)=(23.22+47.89)/2=35.555mN/m

4.10平均流量的计算

V精?(R?1)D?(2.54?1)?51.29?181.57kmol/hV提?V精?181.57kmol/hV精?VMVm181.57?37??.08

Vm1.117?3600?1.674m3/sVVMVm提???181.57?25.47Vm0.6885?3600?1.8658m3/sL精?RD?2.54?51.29?130.28kmol/hL提?RD?qF?130.28?249.44?379.72kmol/hLLMLm?3精??130.28?34.69?851.45?3600?1.474?10m3/s LmLLMLm提??379.72?22.96?2.568?10?3m3?Lm942.9?3600/s

5、塔体和塔板的工艺尺寸计算

5.1塔径

塔径可根据选定的适宜空塔速度，先利用下式进行估算

D'?Vs0.785u

对于精馏过程，精馏段与提馏段的气液负荷及物性是不相同的，故应分别计算出估算塔径；但若两者相差不大时，为制造方便，可取较大者作为两段塔径。计算步骤如下： 1.求空塔气速u (1)动能参数的计算 精馏段：

11??L???????L?20.001474?851.452?V???V???1.674???1.117???0.0243

提馏段：

11?2?L????2?V????L?????0.002568??1.8658?942.9?V?0.6885???0.05094

(2)初选板间距HT=0.40m，对于常压塔，板上液层高度一般取0.05-0.1m（通常取0.05-0.08m），本设计中取板上液层高度hL=0.05m

HT-hL=0.40-0.05=0.35m (3) 查附图4，Smith关联图,得 精馏段：

C20?0.073

0.20.2C?C????20?0.073??19.37??20???20???0.07253

《常用化工单

元设备设计》第二版，功样编

提馏段：

C20?0.0748

0.20.2C?C????0.0748??35.555?20??20???20???0.08392

图4 史密斯关联图

(4)求空塔气速

适宜的空塔速度通常取最大允许空塔速度的0.6-0.8倍，即

u?(0.6~0.8)uF

u?C?Lm??VmF其中

?Vm

本设计中安全系数暂取0.78 精馏段：

u?0.07253851.45?1.117F1.117?2.001m/s