化工原理课程设计(5)

盐城师范学院化工原理课程设计

进料板位置 NF=18

精馏段的理论板层数 N精=17

提馏段的理论板层数 N提=3（包括进料板） 五.实际板层数的初步求取 设ET=44﹪,则

精馏段实际板层数 NT精?170.51?34

提馏段实际板层数 NT提?20.41?4.87≈5 总实际板层数 Np?N精?N提?34?5?39 六.塔板总效率估算 （1）操作压力计算

塔顶操作压力 pD?p当地?p表?101.4?4?105.4kPa 每层塔板压降 Δp?0.7kPa

Δp? Np?105.4?0.7?39?132.7(kPa) 塔底操作压力 pW?pD?(2)操作温度计算

表2 常压下乙醇—水系统的t-x(y)数据 沸点/℃ 100.0 95.5 89.0 86.7 85.3 84.1 82.7 82.3

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乙醇摩尔分数 液相x 0.000 0.019 0.072 0.097 0.124 0.166 0.234 0.261 气相y 0.000 0.170 0.389 0.438 0.470 0.509 0.545 0.558 沸点/℃ 81.5 80.7 79.8 79.7 79.3 78.7 78.4 78.2 乙醇摩尔分数 液相x 0.327 0.397 0.508 0.520 0.573 0.676 0.747 0.894 气相y 0.583 0.612 0.656 0.660 0.684 0.739 0.782 0.894 盐城师范学院化工原理课程设计

图（3） 气液相平衡图

由图（3）得

塔顶温度 tD?78.2℃ 塔底温度 tW?97.17℃

（3）粘度的计算 精馏段 t1?(d?ttF)/2?80.13℃

在t1=80.13℃时，查表得μH2O?0.3565mPa·s s,μ乙醇?0.44mPa·则

s) μL??xiμLi?0.44?0.5706?(1?0.5706)?0.3565?0.3870(mPa· 提馏段 t2?(tF?tw)/2?89.61℃

s， 在t2?89.61℃时，查表得μH2O?0.3165mPa·s，μ乙醇?0.38mPa·则

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s) μL??xiμLi?0.38?0.1466?(1?0.1466)?0.3165?0.3258(mPa·

(4)相对挥发度的计算 相平衡方程为 y?αx，且过点（x,y)

1?(α?1)x,yF?0.5688 得 ?F?3.37 由xF?0.2813 由xw?0.012,yw?0.1069 得 ?W?9.89

,yD?0.8683 得 ?D?1.08 所以 由xD?0.85963.37?1.08?2.225 23.37?9.89?6.63 提馏段平均相对挥发度： ?2?2 精馏段平均相对挥发度： ?1?

（5）塔板总效率的估算

塔效率 由奥康奈尔(o’commell)全塔效率图得： 精馏段： ET?0.49(αμ)?0.245 因为 α?2.225，μL?0.3870mPa·s

可解得ET?0.5083

?0.49(αμ)?0.245 提馏段：ET′ 因为 α?6.63，μL?0.3258mPa·s

?0.4057 可解得ET′

因为ET′?ET?0.14％(＜1％)，所以假设成立。

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七.实际塔板层数的确定 取塔板总效率ET?0.5083，则

精馏段实际板层数 N精?17取塔板总效率ET?0.4057，则 提馏段实际板层数 N提?20.4057?4.93≈5

0.5083?33.44≈34

总实际板层数 Np?N精?N提?34?5?39 4.2 精馏塔的操作工艺条件及相关物性数据的计算 4.2.1 操作压力

塔顶操作压力 pD?p当地?p表?101.4?4?105.4kPa 每层塔板压降 Δp?0.7kPa

进料板压降 pF?105.4?0.7?34?129.2kPa 塔底操作压降 pW?129.2?0.7?5?132.7kPa 精馏段平均压降 pm?(105.4?129.2)?117.3kPa

2 提馏段平均压降 pm?(132.7?129.2)?130.95kPa

24.2.2 操作温度

由图（3）得

塔顶温度 tD?78.21℃ 进料板温度 tF?82.05℃ 塔底温度 tW?97.17℃

精馏段平均温度 tm?(78.21?82.05)?80.13℃

2 提馏段平均温度 tm?(97.17?82.05)?89.61℃

24.2.3 平均摩尔质量

一.塔顶混合物平均摩尔质量计算

由xD?0.8598，yD?0.8683

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MLD?0.8598?46?(1?0.8598)?18?42.07(kg/kmol) MVD?0.8683?46?(1?0.8683)?18?42.31(kg/kmol)

二.进料板混合物平均摩尔质量计算 由xF?0.2813，yF?0.5688

MLF?0.2813?46?(1?0.2813)?18?25.88(kg/kmol) MVF?0.5688?46?(1?0.5688)?18?33.93(kg/kmol) 三.塔底混合物平均摩尔质量计算

由xW?0.0120,yw?0.1069

MLW?0.0120?46?(1?0.0120)?18?18.336(kg/kmol)

MVW?0.1069?46?(1?0.1069)?18?20.99(kg/kmol)

四.精馏段混合物平均摩尔质量

由 x1?(xD?xF)/2?0.5706 y1?(yD?yF)?0.7186，所以

ML1?0.5706?46?(1?0.5706)?18?33.98(kg/kmol) MV1?0.7168?46?(1?0.7168)?18?38.12(kg/kmol) 提馏段混合物平均摩尔质量 由 x2?(xw?xF)/2?0.1466

y2?(yw?yF)?0.3379，所以

ML2?0.1466?46?(1?0.1466)?18?22.10(kg/kmol) MV2?0.3379?46?(1?0.3379)?18?27.46(kg/kmol)

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