3.6热能利用
以釜残液对预热原料液，则将原料加热至泡点所需的热量Qf可记为：
Qf?Wfcpf(tf2?tf1)
83.83?45其中tfm??64.4oC
2在进出预热器的平均温度以及tfm?64.4oC的情况下可以查得比热
cpf?4.275kJ/kg?oC，所以，
50000?1000Qf??4.275?(83.83?45)?1.153?106kJ/h
300?24釜残液放出的热量Qw?Wwcpw(tw1?tw2)
若将釜残液温度降至t2w?55oC
99.38?55那么平均温度twm??77.2oC
2其比热为cpw?4.191kJ/kg?oC，因此，
Qw?364.85?4.191?(99.38?55)?1.228?106kJ/h
可知，Qw?Qf，于是理论上可以用釜残液加热原料液至泡点 3.7理论塔板层数的确定
精馏段操作线方程：
yn?1?RxDxn??0.6xn?0.3526 R?1R?1提馏段操作线方程：
L'Wym?1?xm?xw?2.328xm?0.0052
VVq线方程：x?0.2069
在y~x相图中分别画出上述直线，利用图解法可以求出
NT?12块(含塔釜)
其中，精馏段6块，提馏段6块。
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10.90.80.70.60.50.40.30.20.1000.0.0.0.0.0.0.0.0.123456789x
图2.图解法求理论塔板数
3.8全塔效率的估算
用奥康奈尔法(O'conenell)对全塔效率进行估算： 由相平衡方程式y?y1?xy(x?1)可得??
1?(??1)xx(y?1)根据乙醇~水体系的相平衡数据可以查得：
1y1?xD?0.8814 x1?0.74(塔顶第一块板)
yf?0.525 xf?0.2069(加料板)
塔釜) xw?0.0039 yw?0.005(3因此可以求得：
?1?2.611,?f?4.237,?w?1.346
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全塔的相对平均挥发度：
?m?3?1??f??w?32.611?4.237?1.346?2.460 全塔的平均温度：
tm?tD?tf?tW3?78.62?83.83?99.38?87.30oC
3在温度tm下查得?H2O?0.327mPa?s,?CH3CH2OH?0.38mPa?s 因为?L??xi?Li
所以，?Lf?0.2069?0.38?(1?0.2069)?0.327?0.3380mPa?s 全塔液体的平均粘度：
?Lm?(?Lf??LD??LW)/3?(0.327?0.38?0.327)/3?0.344mPa?s 全塔效率ET?0.49(??L)?0.245?0.49?1?51.05% 0.245(2.460?0.344)3.9实际塔板数NP
NT1NT266????24 块(含塔釜) ETET0.510.51其中，精馏段的塔板数为：6/0.51?12块
NP?4. 精馏塔主题尺寸的计算 4.1 精馏段与提馏段的体积流量 4.1.1 精馏段
整理精馏段的已知数据列于表4，由表中数据可知：
液相平均摩尔质量：M?液相平均温度：tm?
Mf?M123.79?38.7??31.25kg/kmol 22?83.83?78.62?81.2oC
2tf?tD2
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表4 精馏段的已知数据
位置 质量分数 进料板 塔顶(第一块板) xf'?0.4 yf'?0.614 y1'?xD'?0.95 x1'?0.942 y1?xD?0.8814 x1?0.741 xf?0.2069 摩尔分数 yf?0.525 摩尔质量/kg/kmol 温度/℃ Mf?23.79 MLf?38.7 MD?42.68 78.62 MVf?32.45 83.83
在平均温度下查得?H2O?971.1kg/m3,?CH3CH2OH?735kg/m3 液相平均密度为：
1?Lm?'xLm?CHCHOH32?'1?xLm?HO2
0.35?0.885?0.603 2'其中，平均质量分数xLm?所以，?Lm?814kg/m3
精馏段的液相负荷L?RD?1.5?69?103.5 Ln?LM?Lm?103.5?31.25?3.973m3/h
814同理可计算出精馏段的汽相负荷。 精馏段的负荷列于表5。
表5 精馏段的汽液相负荷
名称 平均摩尔质量/kg/kmol 平均密度/kg/m 体积流量/m/h
33汽相 31.25 814 3液相 36.13 1.251 32.43(0.000625m/s) 3804(1.056m/s)
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4.1.2 提馏段
整理提馏段的已知数据列于表6，采用与精馏段相同的计算方法可以得到提馏段的负荷，结果列于表7。
表6 提馏段的已知数据
位置 塔釜 'xW?0.005 'yW?0.065 进料板 质量分数 x'f?0.35 y'f?0.732 xf?0.174 yf?0.516 摩尔分数 xW?0.002 yW?0.026 摩尔质量/kg/kmol 温度/℃ MLW?18.1 MLV?18.7 99.38
表7提馏段的汽液相负荷
MLf?22.3 MVf?32.45 83.83 名称 平均摩尔质量/kg/kmol 平均密度/kg/m 体积流量/m/h 33液相 20.2 911 8.09(0.00225m/s) 3汽相 25.6 0.816 4132(1.15m/s) 3
4.2 塔径的计算
由于精馏段和提馏段的上升蒸汽量相差不大，为便于制造，我们取两段的塔径相等。有以上的计算结果可以知道：
汽塔的平均蒸汽流量：
VS?(VSJ?VST)1.056?1.15??1.103m3/s 22
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