在y?x上取点?xD,xD?,过该点作丙酮—水气液平衡曲线的切线,切点xq,yq为?0.9483,0.9600?(见附录) 由最小回流比公式Rmin Rmin??xD?yqyq?xq??得
0.9936?0.9600?2.872
0.9600?0.9483选取回流比系数为1.6 所以操作回流比为R?1.6Rmin精馏段操作曲线方程为 yn?1?RxD?4.60?0.9936?0.821?0.177 ?xnR?1xnR?14.60?1xn4.60?1?1.6?2.872?4.60
由方程可知,过点?0.9936,0.9936?和点?0,0.177?作直线
即为精馏段操作曲线
所以q线曲线是一条过点?xF,0?且垂直x轴的直线
提馏段操作线:精馏段操作线与q线交于点D?0.4832,0.5737?,连接点
?x,x?即?0.001558,0.001558?与点D的直线即为提馏段操作线。
WW如下图
D
全回流操作曲线 精馏段操作曲线 提馏段操作线
q线 常压下丙酮—水气液饱和曲线
由作图法(见附录) 可得: 精馏段的理论塔板数为:17 提馏段的理论塔板数为:4 加料板为第18块
精馏过程共需21块塔板(不含再废器) 3.2.4相关的V
’ L L’
V?V??R?1?D??4.60?1??4.599?25.75kmol/h,泡点液体进料:L?RD?4.60?4.599?21.16kmol/h,
L?L?F?21.16?9.490?30.65kmol/h3.2.5塔径的计算(丙酮,水密度,粘度表见附录?) 3.2.5.1物性参数的计算
简化:精馏段的物料组成按塔顶组成计算,气液相平均摩尔质量 也按塔顶的气液相平均摩尔质量计算,其他物性参数由温度确定(取塔顶与进料板的平均值)。
提馏段的物料组成按进料板组成计算,气液相平均摩尔质量也按进料板的气液相平均摩尔质量计算,其他物性参数由温度确定(取塔釜与进料板的平均值)。 塔顶: 气相流量:
V1?25.75kmol/h
气相平均摩尔质量:MV1?57.77kg/kmol 液相流量:L1?30.65kmol/h 液相分率:x1?0.9904
液相平均摩尔质量:ML1?0.998?58.03?0.002?18.02?57.95kg/kmol 液相质量分率:xw1?10.9904?58.03?0.997
0.9904?58.04??1?0.9904??18.02液相密度:?L1?x?w1LA?x?w2LB?0.0030.997?984.5748.1
?L1?748.66kg/m3液相粘度:
lg???xilg??0.9904lg0.201?0.0096lg0.38??0.673i??0.2123m?Pa
液相质量流量:wL?L1?ML1?21.16?57.95?1226.222kg/h 气相分率:y1?xD?0.9936 气相质量分率:气相密度:?V?xw1?0.9936?58.03?0.998 0.9936?58.03?1?0.9936??18.02pM101.3?57.77??2.131kg/m3 RT8.314??57.36?273?气相质量流量:wV?V1?MV1?25.75?57.77?1487.58kg/h 提馏段:
V'?25.75kmol/hMV'?0.801?58.03?(1?0.801)?18.02?50.07kg/kmol气相:
?v?'pM101.3?50.07??1.66kg/m3RT8.314??93.99?273?
wv'?50.07?25.75?1289.30kg/hL'?30.65kmol/h0.201?58.03?0.4480.201?58.03??1?0.201?18.02ML'?0.201?58.03??1?0.201??18.02?26.06kg/kmolxw1?'液相:?L?0.4481?0.448??1.233?10?3679.184962.54?L'?811.03kg/m3i
lg???xilg??0.448lg0.176?0.552lg0.312??0.617??0.2358m?PawL'?30.65?26.06?798.739kg/h进料板与塔釜,精馏段的气液组成可以由求理论塔板数的图上读出。 塔顶、进料、塔釜、精馏段、提馏段的物性参数 塔顶 进料板 塔釜 精馏段 提馏段 温度 气相流量kmol/h 液相流量kmol/h 57.36 25.75 21.16 87.86 25.75 30.65 0.801 0.201 50.07 99.97 25.75 30.65 0.018 0.0021 18.74 72.61 25.75 21.16 0.9936 0.9904 57.77 93.99 25.75 30.65 0.801 0.201 50.07 气相组成 0.9936 液相组成 0.9904 气相平均摩尔质量kg/kmol 57.77 液相平均摩尔质量kg/kmol 57.95 26.06 18.104 57.95 26.06 气相密度kg/m3 2.131 1.691 0.612 2.037 1.66 液相密度kg/m3 748.66 819.7 956.02 805.1 811.03 液相粘度m?a?s 0.2123 0.24775 0.2299 0.2585 0.2358 3.2.5.2精馏段,提馏段塔径的计算 精馏段: wwLV??V???????L?0.51226.222?2.131?????0.043 9?1487.58748.660.5??