分离乙醇-水浮阀精馏.doc

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1、分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计1设计题目：分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计2原始数据及条件生产能力：年处理乙醇-水混合液14.0万吨（开工率300天/年）原料：乙醇含量为20%（质量百分比，下同）的常温液体分离要求：塔顶乙醇含量不低于95%塔底乙醇含量不高于0.2%建厂地址：3.4.2塔板的工艺设计1精馏塔全塔物料衡算F：原料液流量（kmol/s）xF：原料组成（摩尔分数，下同）D：塔顶产品流量（kmol/s）xD：塔顶组成W：塔底残液流量（kmol/s）xW：塔底组成原料乙醇组成：塔顶组成：塔底组成：进料量：物料衡

2、算式：联立代入求解：D=58.24kmol/h=0.0168kmol/s，W=10.06kmol/h=0.kmol/s2常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系在示例中对表格、图和公式未编号，在设计说明书中要求严格编号。表3-11乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系温度/℃液相气相温度/℃液相气相温度/℃液相气相1000082.723.3754.4579.357.3268.4195.51.9017.0082.326.0855.8078.7467.6373.8589.07.2138.9181.532.7359.2678

3、.4174.7278.1586.79.6643.7580.739.6561.2278.1589.4389.4385.312.3847.0479.850.7965.64   84.116.6150.8979.751.9865.99   （1）温度利用表中数据由拉格朗日插值可求得tF、tD、tW①tF：tF=8.73℃②tD：tD=78.17℃③tW：tW=99.82℃④精馏段平均温度：⑤提馏段平均温度：⑥精馏塔平均温度：（3）混合液体表面张力乙醇-水溶液表面张力可用下列各式计算公式：注：为温度下质量分数为25%的乙醇水溶液的

4、表面张力①精馏段表3-13不同温度下的表面张力温度/℃81.9592.78乙醇表面张力/10-2N/m224.317.15水表面张力/10-2N/m26462.61.提馏段（4）混合物的粘度，查表得：，，查表得：，精馏段粘度：提馏段粘度：（5）相对挥发度①精馏段挥发度：由，得，所以②提馏段挥发度：由，得，（2）密度已知：混合液密度：混合气密度：①精馏段：液相组成x1：x1=27.76%气相组成y1：，y1=56.67%所以②提馏段液相组成x2：,x2=4.12%气相组成y2：,y2=26.17%所以表3-12不同温度下乙醇

5、和水的密度温度/℃ρ乙ρ水温度/℃ρ乙ρ水80735971.895720961.8585730968.6100716958.490724965.3   求得在与下的乙醇和水的密度，，，同理：，，在精馏段：液相密度：所以气相密度：在提馏段：液相密度：所以气相密度：（7）气液相体积流量计算根据x-y图得：取①精馏段：已知：，，则有质量流量：体积流量：②提馏段：因本设计已知：，，则有质量流量：体积流量：3理论塔板的计算理论板：指离开这种板的气液两相互成平衡，而且塔板上液相组成均匀。理论板的计算方法：可采用逐板计算法，图解法，在本

6、次实验设计中采用图解法。根据1.01325×105Pa下，乙醇—水的气液平衡组成关系可绘出平衡曲线，即x-y曲线图，q=1.121，即q为一直线，本平衡具有下凹部分，操作线尚未落到平衡线前，已与平衡线相切，如图（图略）：，操作回流比已知：精馏段操作线方程：提馏段操作线方程：在图上作操作线，由点（0.8814,0.8814）起在平衡线与操作线间画阶梯，过精馏段操作线与q线交点，直到阶梯与平衡线交点小于0.00078为止，由此得到理论板NT=26块（包括再沸器）加料板为第24块理论板。。4塔径的初步设计(1)精馏段由，，式中C

7、可由史密斯关联图查出：横坐标数值：取板间距：，，则查图可知，横截面积：，空塔气速：(2)提馏段横坐标数值：取板间距：，，则查图可知，圆整：，横截面积：，空塔气速：5溢流装置(1)堰长取出口堰高：本设计采用平直堰，堰上液高度按下式计算近似取①精馏段②提馏段（2）弓形降液管的宽度和横截面查图得：验算降液管内停留时间：精馏段：提馏段：停留时间。故降液管可使用。(3)降液管底隙高度①精馏段取降液管底隙的流速，则②提馏段取，，取因为不小于20mm，故满足要求。6塔板布置及浮阀数目与排列（1）塔板分布本设计塔径，采用分块式塔板，以便通

8、过人孔装拆塔板。（2）浮阀数目与排列①精馏段取阀孔动能因子，则孔速每层塔板上浮阀数目为：取边缘区宽度，破沫区宽度计算塔板上的鼓泡区面积，即：其中所以浮阀排列方式采用等腰三角形叉排，取同一个横排的孔心距则排间距：考虑到塔的直径较大，必须采用分块式塔板，而各分块的支撑与衔接也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间