化工原理课程设计说明书
由x-y图可知 理论塔板数N=14 进料板为第3块板
2.2 精馏塔物性数据的计算
2.2.1 温度的计算
常压下乙醇-水气液平衡组成(摩尔)与温度关系
温度/oC 液相 气相 温度/oC 液相 气相 温度/oC 液相 气相 100 95.5 89.0 86.7 85.3 84.1 0 1.90 7.21 9.66 12.38 16.61 0 17.00 38.91 43.75 47.04 50.89 82.7 82.3 81.5 80.7 79.8 79.7 23.37 26.08 32.73 39.65 50.79 51.98 54.45 55.80 59.26 61.22 65.64 65.99 79.3 78.74 78.41 78.15 57.32 67.63 74.72 89.43 68.41 73.85 78.15 89.43
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由表可求得：
（1）tF:89.0?86.7?tF?89.0 tF = 84.75℃
7.21?9.8620.7?7.21（2）tD:（3）tW:78.15?78.41tD?78.15 tD = 78.28℃ ?89.43?74.7281.82?89.43100?95.5tW?100 tW = 99.22℃ ?0?1.93.29?0tF?tD=81.52℃ 2（4）精馏段平衡温度：t1= （5）提馏段平衡温度：t2=
tF?tW=91.99℃ 22.2.2 平均密度的计算
1aAaB已知：混合液密度： = +(a为质量百分率，M为平均相对分子质量)
?l?A?B混合气密度：?V?T0?M
22.4T?0(1) 精馏段：t1=81.52℃
84.1?82.781.52?82.7x液相组成1：， x1=28.99% ?16.61?23.37x1?23.37气相组成y1：
84.1?82.781.52?82.7?，y1=57.45%
50.89?54.45y1?54.45所以 ML1 = 46*0.2899+18*（1-0.2899）=26.12 kmol/h MV1 = 46*0.5745+18*(1-0.5745)=34.09 kmol/h 则质量流量：
L1?ML1?L?26.12?0.0138?0.361kg/s V1?MV1?V?34.09?0.0233?0.793kg/s
体积流量：
LS1?VS1?L1?L1V1??0.361?0.0000516m3/s
700.280.793?0.870 m3/s 0.912?V19
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(2) 提馏段：t2= 91.99℃ 液相组成x2：
95.5?89.091.99?89.0?， x2?5.13%
17.0?38.91y2?38.9195.5?89.091.99?89.0?， y2?30.31%
17.0?38.91y2?38.91 气相组成y2：
所以 ML2 =46*0.0513+18*(1-0.0513)=19.44 kmol/h MV2 =46*0.3031+18*(1-0.3031)=26.49 kmol/h 则质量流量：
L2?ML2?L'?19.44?0.0564?1.10kg/s
V2?MV2?V'?26.49?0.0564?0.877kg/s
体积流量：
LS2?VS2?L2?L2V2??1.10?0.00125 m3/s
883.390.877?0.99 m3/s 0.855?V2
不同温度下乙醇和水的密度
温度/oC 80 85 90 ?乙 ?水 温度/oC 95 100 ?乙 ?水 735 730 724 971.8 968.6 965.3 720 716 961.85 958.4 tt求得在1和2下的乙醇和水的密度
t1=81.52℃
85?8081.52?80?，?乙?733.75kg/m3
730?735?乙-73585?8081.52?80? ，?水?970.28 kg/m3
968.6?971.8?水-971.895?9091.99?90?，?'乙?722.41 kg/m3
720?724?乙-724同理：t2= 91.99℃，
95?9091.99?90?，?'水?963.93 kg/m3
961.85?965.3?水-965.310
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在精馏段：液相密度?L1：
1?L1?0.2899?46?0.2899?46?18(1?0.2899)?1?0.298=0.001428 ?720.95970.82?L1=700.28 kg/m3
气相密度：?V1?26.49?273.15?0.912 kg/m3
22.4(273.15?81.52)在提馏段：液相密度?L2：
1 ?L2?0.0513?460.0513?46?18?(1?0.0712)?0.001132963.93
?L2=883.39 kg/m3 气相密度：?V2?26.49?273.15?0.885 kg/m3
22.4(273.15?91.99)2.2.3 液体平均表面张力计算
二元有机物-水溶液表面张力可用下列各式计算公式：?W=xWVW
xWVW?x0V0式中下角标，W、O、S分别代表水、有机物及表面部分，XW、XO指主体部分的分子体积，?W、?0为纯水、有机物的表面张力，对乙醇q=2。 （1）精馏段：t1=81.52℃
温度/C 乙醇表面张力/10N/m 水表面张力/10N/m -22-22o70 18 64.3 80 17.15 62.6 90 16.2 60.7 100 15.2 58.8 VW?mW?W?18mo46?18.53 Vo???50.44 971.2?o0.912乙醇表面张力：水的表面张力：
90?8090?81.52?， ?乙?15.39*10-2N/m2
16.2?17.1516.2??乙90?8090?81.52?， ?水?62.31*10-2N/m2
60.7?62.660.7??水（2） 提馏段：t2= 91.99℃
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VW'?mW Vo'??W?18?18.67963.92
mo46??51.98 ?o'0.885乙醇表面张力：水的表面张力：
100?90100?91.99， ?乙'?14.40*10-2N/m2； ?15.2?16.215.2??乙'100?90100?91.99?， ?水'?60.32*10-2N/m2。
58.8?60.758.8??水'2.2.4液体平均黏度计算
t1=81.52℃查表得：?水?0.3525mPa?s， ?乙?0.436mPa?s
t2= 91.99℃查表得：?水'?0.3132mPa?s ?乙'?0.376mPa?s
精馏段粘度：?1??醇x1??水(1?x1)
=0.436*0.2899+0.3525（1-0.2899）=0.377mPa?s
?x2??水?(1?x2) 提馏段粘度：?2??醇 =0.376?0.0513?0.3132?(1?0.0513)?0.316mPa?s
2.2.5 塔板数的确定
（1）精馏段挥发度：由xA=0.2899, yA=0.5745 ,xB=0.81, yB=0.329
??yA?xB?4.93 yB?xA（2）提馏段挥发度：xA'?0.0513 ,yA'?0.303 ,xB'?0.9516,yB'?0.467
??yA'?xB'?12.04 yB'?xA'-0.245板效率可用奥康奈尔公式ET=0.49???L?精馏段：??4.93 ?1?0.377 ET =0.632 ，Np精?计算。
NT11??27.4 ， Np精?28块 ET0.402提馏段：??12.04，?2?0.316
ET'?0.316 ，Np提?NT'3??9.5 ，Np提?10块 ET'0.31612