丙酮-水精馏设计化工原理 (3)

12级化学工程与工艺专业 化工原理课程设计说明书

(2)全塔黏度计算 1）塔顶黏度 lgμ??xilgμi

表一 物性表

温度/℃ 水的粘度 丙酮粘度 水表面张力

50 60 70 80 0.33

90 0.318 0.179 60.1 15.2 965.3 685.36

100 0.248 0.16 58.4 4.3 958.4 669.92

0.592 0.469 0.4 0.26 67.7

0.231 0.209 0.199 66

64.3

62.7 16.3

丙酮表面张力 19.5 水相对密度

18.8 17.7

988.1 983.2 977.8 971.8

丙酮相对密度 758.56 737.4 718.68 700.67

由表一查得

?X水?0.0907?X?0.9093?μ?0.49606Pa?stD57.3℃ 查得水 查得 ?丙酮

3a?s μ丙酮?0.237PlgμD?0.9093lg0.2373?0.0907lg0.49606

μD?0.2537pa?s

2）塔底黏度 lgμ??xilgμi 表一查得

?X水?0.99371?9?0.318Pa?s 查得 ?X丙酮?0.0062

tW?95℃ 查得μ水

μ丙酮?0.17Pa?s

lgμW?0.00629lg0.179?0.99371lg0.318 μW?0.2543pa?s3）进料板黏度

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lgμ??xilgμi

?X水?0.8569tF??65℃ 查得μ水?0.4414Pa?s 查得 ?X丙酮?0.1431

μ丙酮?0.222P2a?s lgμF?0.1431lg0.2222?0.8569lg0.4414

μF?0.3269pa?s

0.2537?0.10854）全塔平均黏度：μL?2?0.1811 精馏段平均黏度：μM?0.2537?0.40012?0.3269

提馏段平均黏度：μ'M?0.1085?0.40012?0.2543

5)相对挥发度α

??塔顶：?YA?0由x-y图1查得??.9093??XA?0.83

??YA?0.00629?塔釜：???XA?0.1744αYD(1?XD)D?X1?Y?2.05D(D)αYW(1?XW)W?X?33.37

W(1?YW)α?αD?αW?7.56（4）全塔效率

精馏段效率：Et?0.49(α?μD)?0.245?0.49(7.56?0.3716)?0.245?0.38提馏段效率：Et?0.49(α?μ?0.245W)?0.49(7.56*0.333)?0.245?0.39

（5)实际塔板数

NTR?NE T精馏段:N3R?0.38?7.89 取整8块 提馏段:N2R?0.39?5.1 取整6块 9

[2]

[1]

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5.2 相关物性的计算

5.2.1 操作压力的计算

塔顶压强PD?101.325?4?105.325kpa 取每层塔板压强△p=0.9kPa，

则进料板的压力为：PF?PD?0.9*11?115.225kpa

塔底压力为：PF?PD?0.9*17?120.6kpa

PD?PF?110.275kpa故精馏段平均操作压力为： 2P?PFPM?W?117.8kpa故提馏段平均操作压力为： 2PM?

5.2.2 平均摩尔质量计算

??YA?0.9093??塔顶：?XA?0.83???YA?0.78?进料板：???XA?0.1431查图二得?

??YA?0.00629?塔釜：???XA?0.1744?塔顶：MVD?0.9093*58.08?(1?0.9093)*18.02?54.445kg/kmol MLD?0.85*58.08?(1?0.85)*18.02?51.27kg/kmo l进料板：MVF?0.78*58.08?(1?0.78)*18.02?49.27kg/kmol MLF?0.1431*58.08?(1?0.1431)*18.02?23.75kg/kmo l塔釜：MVW?0.1744*58.08?(1?0.1744)*18.02?25.006kg/kmol MLW?0.00629*58.08?(1?0.00629)*18.02?18.272kg/kmo l精馏段平均摩尔质量：MVM? MLM提馏段平均摩尔质量：MVM MLM 5.2.3 平均密度计算

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54.445?49.2668?51.8559kg/kmol

251.27?23.753??37.521kg/kmo l225.006?49.2668??37.1364kg/kmol

223.753?18.272??21.0125kg/kmo l212级化学工程与工艺专业 化工原理课程设计说明书

1）气相密度?Vm

?PM?MVM110V精?R?T?.275*51.8559314*(60.9?273)?2.05kg/m3M8.

?PM?MVM117.8*37.V提?R?T?1364273)?1.5kg/m3M8.314*(77?

2）液相密度?Lm

表二 丙酮-水在各温度下的密度

塔釜温

进料温度塔顶温温度℃

度tW tf

度tD 95

65

57.3

丙酮

kg685.36 727.5 742.055

m3

水

kg979.5 984.28

m3

965.3 1/???ai/?i 塔顶：aA?0.97 进料板：aF?0.35 塔底： aW?0.97

?1LFM?727.5?0.65/979.5?873.589kg/m30.35/

?LDM?1?747.576kg/m30.97/742.055?0.03/984.38 ?LWM?1/685.36?0.98/965.3?957.478kg/m30.02 ?L精?873.589?747.762?810.5825kg/m3

11

[1]12级化学工程与工艺专业 化工原理课程设计说明书

873.589?957.478?915.5336kg/m3

25.2.4 液体平均表面张

?L提?

表三 丙酮-水各温度下的表面张力

塔釜温度tW 95

丙酮N/m 水N/m

15.2 60.1

进料温度tf 65 18.36 65.32

塔顶温度tD 57.3 19.34 69.06

温度℃

?Lm??xi?i

1）塔顶平均表面张力

?LDM?0.9093*19.34?0.0907*69.06?23.85MN/m 2）进料板平均表面张力

?LFM?0.1431*18.36?0.8569*65.32?58.6MN/m 3）塔釜平均表面张力

?LWM?0.00629*15.2?0.99371*60.1?59.818MN/m 4）精馏段平均表面张力

23.85?58.6?41.225MN/m ?精M?25）提馏段平均表面张力

59.818?58.6?59.2MN/m ?精M?2

5.2.5温度

进料板温度tF?65℃

塔顶温度：tD?57.3℃ 塔底温度：tW?95℃

精馏段平均温度tm=(65+57.3)/2=61.15℃

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