填料精馏塔课程设计

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1、填料精馏塔课程设计精馏塔设计计算1操作压力与基础数据（1）操作压力精馏塔操作按操作压力分为常压、加压和减压操作。精馏操作中压力影响非常大。当压力增大时，混合液的相对挥发度将减小，对分离不利；当压力减小时，相对挥发度会增大，对分离有利。但当压力不太低时，对设备的要求较高，设备费用增加。因此在设计时一般采用常压蒸馏。当常压下无法完成操作时，则采用加压或减压蒸馏。对于乙醇–水系统在常压下相对挥发度相差较大，较易分离，故本设计采用常压蒸馏。（2）气、液平衡关系数据如表1：平均温度t10095.58986.785.384.182.782.3液相乙醇x01.97.219.6612.3816.6123.3

2、726.08气相乙醇y01738.9143.7547.0450.8954.9555.8平均温度t81.580.779.879.779.378.7478.4178.15液相乙醇x32.7339.6550.7951.9857.3265.6374.7289.43气相乙醇y59.2661.2265.6565.9968.4173.8578.1589.43根据以上数据绘出x-y平衡图（3）物料平衡计算①物料衡算。已知:F=3000t摩尔分率：进料平均相对分子质量：②根据气、液平衡表（x-y-t表）利用内插法求塔顶温度，。塔釜温度，进料温度。a、塔顶温度，℃℃a、塔釜温度℃b、进料温度℃③回流比的确定查乙

3、醇–水物系在101.3kpa下的温度组成图可知，对组成为乙醇的摩尔分数为0.207的进料，泡点为81.9℃、露点为91.7℃。又因进料的平均摩尔质量查附录十三可知30℃时，液体变蒸气时，乙醇和水的平均比热容，乙醇和水的汽化潜热分别为，将料液由30℃升温至81.9℃所需热量为：继续加热使之完全汽化。本设计中所需的汽化潜热都是在正常沸点下的值，可认为沸点低的乙醇在81.9℃完全汽化再升温至91.7℃则q线方程为q线与平衡线的交点e，查图知：，代入式取，则R=1.58。④相对挥发度α：t=95.5℃时，t=78.41℃时，2、精馏塔的工艺计算（1）物料衡算①物流示意图（略）②物料衡算a、已知：F=

4、3000t，年开工300天。。进料摩尔流量已求得，，。总物料F=D+W，易挥发组分解得，b、塔顶产品的平均相对分子质量：塔顶产品流量：C、塔釜产品的平均相对分子质量：塔釜产品流量F=D+W=172.164+244.333=416.497(kg/h)③物料衡算结果如表2：单位进料F塔顶D塔釜W物料流量Kg/h416.497172.164244.333Kmol/h17.484.08713.394组成质量分率40%94%2%摩尔分率20.7%85.97%0.97%（2）热量衡算①热流示意图（略）②热量衡算a、加热介质和冷却剂的选择（a）加热介质的选择本设计选用300kpa(温度为133.3℃)的饱

5、和水蒸气作为加热介质，水蒸气易获得、清洁、不易腐蚀加热管，不但成本会相应降低，塔结构也不复杂。（b）冷却剂的选择。常用的冷却剂是水和空气，应因地制宜加以选用。受本地气温限制，冷却水一般为10-25℃。本地最热月份平均气温为25℃，故选用25℃的冷却水，选升温10℃，即冷却水的出口温度为35℃。a、冷凝器的热负荷冷凝器的热负荷：，其中——塔顶上升蒸气的焓，kcal/kmol，——塔顶馏出液的焓，kcal/kmol。其中——乙醇的蒸发潜热，kcal/kmol——水的蒸发潜热，kcal/kmol沸点下蒸发潜热数据如表3项目沸点/℃蒸发潜热/(kcal/kmol)/k乙醇78.39469516.2水

6、1009729647.3注：1kcal=4.184kJ蒸发潜热与温度的关系：，其中——对比温度。由沃森公式计算塔顶温度下的潜热：78.23℃时，对乙醇对水，同理得：，蒸发潜热=（kcal/kmol）=（kcal/kmol）对全凝器作热量衡算（忽略热量损失）选择泡点回流，因为塔顶乙醇含量很高，与露点相接近，所以：代入数据得：a、冷却介质消耗量：b、加热器的热负荷及全塔热量衡算。选用300kpa（温度为133.3℃)的饱和水蒸气为加热介质。列表计算乙醇、水在不同温度下混合的比热容[单位：kcal/(kg·℃]如表4乙醇水乙醇水注：1kcal=4.18kJ乙醇：水：根据表2有：D=172.164k

7、g/h，W=244.333kg/h对全塔进行热量衡算：为了简化计算，以进料焓为基准做热量衡算：=-738.58+3625.90+70768.06-0=73655（kcal/h）塔釜热损失为10%，则η=0.9，则式中——加热器理想热负荷，kcal/h——加热器实际热负荷，kcal/h——塔顶馏出液带出热量，kcal/h——塔底带出热量，kcal/h加热蒸汽消耗量：热量衡算结果如表5：符号数值70768kcal