精餾塔設計化工原理課程設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ? ? ? ? 1q (泡點 ) 0 3 0 6 .4 1 4 3 /V km ol h? 泡點進料 (q=1),查表計算得α = 聯立求解 q線方程和相平衡方程得 xq=,yq= m i n0 . 7 7 8 8 0 . 3 1 8 6 2 . 9 3 1 20 . 3 1 8 6 0 . 1 6 1 6dqqqxyRyx? ?? ? ??? 取操作回流比 4R? 理論塔板層數的確定 精餾段操作線方程： 1 0 . 8 0 . 1 811 Dn n nxRy x xRR? ? ? ? ??? 提餾段操作線方程： 1 00 1 .7 7 3 4 0 .0 0 1 5n m w mWWy x x xVV? ? ? ? ? q 線方程： ? 逐板計算 ： 塔板 1 2 3 4 5 6 7 8 Y 課程設計 第 7 頁 共 23 頁 X 塔板 9 10 11 12 13 14 15 16 Y X 塔板 17 18 19 20 21 22 23 Y X 23TN ? 塊 (含塔釜 ) 其中，精餾段 7塊，提餾段 15塊。 全塔效率的估算 用奧康奈爾法 ( 39。O conenell )對全塔效率進行估算： 由相平衡方程式 1 ( 1)xy x??? ??可得 ( 1)( 1)yxxy? ?? ? 根據乙醇 ~水體系的相平衡數據可以查得： 1 79Dyx?? 1 ? (塔頂第一塊板 ) Td= C186。 ? ? (加料板 ) Tf= C186。 ? ? (塔釜 ) Tw= C186。 因此可以求得： 1 1. 23 2 , 5. 29 , 13 .3 2fw? ? ?? ? ? 全塔的相對平均揮發度： 33 1 1 . 2 3 2 5 . 2 9 1 3 . 3 2 4 . 4 3m f w? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 全塔的平均溫度： 7 8 .6 2 8 4 .2 3 9 9 .3 8 8 7 .4 133D f Wm t t ttC?? ??? ? ? 186。 在溫度 mt 下查得 2 3 , O C H C H O Hm Pa s m Pa s??? ? ? ? 因為 L i Lix???? 所以 : 0 .3 3 4 3Lf mPa s? ?? 全塔液體的平均粘度： 課程設計 第 8 頁 共 23 頁 ( ) / 3 ( ) / 3 m Lf LD LW m Pa s? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 全塔效率 : 0 . 2 4 5 0 . 2 4 510 . 4 9 ( ) 0 . 4 9 4 4 %( 4 . 4 3 0 . 3 4 6 2 )TLE ?? ?? ? ? ?? 實際塔板數 PN / 2 2 / 0 . 4 4 5 0P T TN N E? ? ?塊 (含塔釜 ) 其中，精餾段的塔板數為： 7 / 16? 塊 塔頂全凝器的熱負荷： ( 1) ( )C V D LDQ R D I I? ? ? 可以查得 126 6 / , 253 .9 /V D L DI k J k g I k J k g??，所以 7( 4 1 ) ( 1266 ) 10 /CQ k J h? ? ? ? ? ? ? 取水為冷凝介質， (考慮到當地平均氣溫較低 )其進出冷凝器的溫度分別為20℃和 30℃則平均溫度下的比熱 /pcc kJ kg C??186。，于是冷凝水用量為： 7211 . 2 3 4 5 1 0 2 5 7 8 8 2 . 7 / 2 5 8 /( ) 4 . 7 8 7 ( 3 0 2 0 )CC pcQW k g h t hc t t?? ? ? ?? ? ? 以釜殘液對預熱原料液，則將原料加熱至泡點所需的熱量 fQ 可記為：21()f f pf f fQ W c t t?? 其中 8 3 . 2 3 4 2 6 3 . 1 1 52fmtC??? 186。 在進出預熱器的平均溫度以及 ? 186。 的情況下可以查得比熱4. 26 97 /pfc kJ kg C??186。，所以， 課程設計 第 9 頁 共 23 頁 3 64 8 0 0 0 1 0 4 . 2 6 9 7 ( 8 4 . 2 3 4 2 ) 1 . 2 0 2 1 1 0 /3 0 0 2 4fQ k J h?? ? ? ? ? ?? 釜殘液放出的熱量 12()w w pw w wQ W c t t?? 若將釜殘液溫度降至 2 55wtC? 186。 那么平均溫度 9 9 .3 8 5 5 7 7 .22wmtC??? 186。 其比熱為 /pwc kJ kg C??186。，因此， 636 4. 85 4. 19 1 ( 99 .3 8 55 ) 1. 22 8 10 /wQ k J h? ? ? ? ? ? 可知， wf? ，所以可以用釜殘液加熱原料液至泡點。 六 .精餾 塔主體 尺寸的計算 精餾段 提餾段 汽相 液相 汽相 液相 平均摩爾質量/ /kgkmol 平均密度/ 3/kgm 體積流量/ 3/mh s m3/s m3/s 由于精餾段和提餾段的上升蒸汽量相差不大，為便于制造，我們取兩段的塔徑相等。有以上的計算結果可以知道： 汽塔的平均蒸汽流量： 課程設計 第 10 頁 共 23 頁 3() 2 . 6 7 3 2 . 4 5 7 2 . 5 6 5 /22S J S TS VVV m s? ?? ? ? 汽塔的平均液相流量： 3() 0 . 0 0 3 3 5 4 0 . 0 0 2 6 1 1 0 . 0 0 2 9 8 3 /22S J S TS LL m s? ?? ? ? 汽塔的汽相平均密度： 30 . 8 0 9 1 . 2 4 6 2 1 . 0 2 7 6 /22V J V TV k g m??? ? ?? ? ? 汽塔的液相平均密度： 39 0 9 . 2 2 8 1 2 . 7 3 4 8 6 0 . 9 7 7 /22L J L TL k g m??? ? ?? ? ? 塔徑可以由下面的公式給出： 4 SVD u?? 由于適宜的空塔氣速 m ax( ~ )uu? ，因此，需先計算出最大允許氣速maxu 。 m ax LVVuC????? 取塔板間距 ? ，板上液層高度 1 60 mm m??，那么分離空間： 1 h m? ? ? ? 功能參數：0 . 0 0 2 9 8 3 8 6 0 . 9 7 7( ) 0 . 0 3 0 22 . 5 6 5 1 . 0 2 7 6S LSVLV ?? ?? 課程設計 第 11 頁 共 23 頁 從史密斯關聯圖查得： 20 ? ，由于 ()20CC?? ，需先求平均表面張力。 全塔平均溫度 8 4 . 2 3 7 8 . 6 2 9 9 . 3 8 8 7 . 4 133D F WT T T C?? ???? 186。，在此溫度下，乙醇的平均摩爾分數為 0 . 7 7 9 0 . 1 6 1 6 0 . 0 0 2 0 . 3 1 4 23?? ?，所以， 液體的臨界溫度： 0 . 3 1 4 2 (2 7 3 2 4 3 ) ( 1 0 . 3 1 4 2 ) (2 7 3 3 4 2 . 2 ) 5 8 4 . 0 3c i icT x T K? ? ? ? ? ? ? ? ?? 設計要求條件下乙醇 ~水溶液的表面張力 21 26 .2 /dy n m? ? 平均塔溫下乙醇 ~水溶液的表面張力可以由下面的式子計算： 11()mcmcTT?? ?? ?，1 . 22 5 8 4 . 0 3 ( 2 7 3