分离乙醇—水板式精馏塔设计
?0.49(3.915?0.336)?0.245?0.4582
即实际塔板层数NP
NT?1P?NE?16?1?32.74?33 T0.4582精馏段理论板层数NT，=13，所以实际加料板位置为
N'NT13m?E?1?0.4582?1?29.37?30
T4.6操作压强的计算
因为常压下乙醇－水是液态混合物，其沸点较低（小于100℃），且不是热敏性材料，采用常压精馏就可以成功分离。
故塔顶压强： PD=101.3KPa， 取每层压强降：?P?0.4KPa 塔底压强：
PW?PD??PNP?101.3?0.4?33?114.5KPa 进料板压强：
PF?PD?N精?P?101.3?0.4?30?113.3KPa 全塔平均操作压强：
PPD?Pwm?2?101.3?114.52?107.9KPa 精馏段平均操作压强：
PPF?PDm?2?113.3?101.32?107.3KPa 提馏段平均操作压强：
PPF?PW113m?2?.3?114.52?113.9KPa - 16 -
《化工原理》修订版下册，夏清编
分离乙醇—水板式精馏塔设计
4.7平均分子量的计算
1．塔顶：xD=0.8386 yD?0.849
气相MVDM?0.849×46＋（1－0.849）×18＝41.77Kg/Kmol
液相MLDM?41.538Kg/Kmol 2．进料：xF＝0.1740，yF= 0.51
气相MVFM?0.51×46＋（1－0.51）×18＝32.28Kg/Kmol 液相MLFM?27.84Kg/Kmol
塔釜：xW＝0.001962，yW＝0.02158
气相MVWM?0.02158×46＋（1－0.02158）×18＝18.60Kg/Kmol 液相MLWM?18.08Kg/Kmol 4．精馏段平均分子量
MVM?(41.77+32.28)/2=37.08Kg/Kmol
MLM?(41.538+27.84)/2=34.69Kg/Kmol 5．提馏段平均分子量
MVM?（32.28+18.60）/2＝25.74Kg/Kmol
MLM?(27.84+18.08)/2=22.96Kg/Kmol
4.8平均密度的计算
1．液相平均密度
塔顶tD=78.3℃，查得?水(液)＝0.9728g/cm3； 进料塔板tF=84℃，查得?3水(液)=0.9693g/cm； 塔釜tW=99.9℃，查得?水(液)=0.9584g/cm3；
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《化工原理》修订版上册，夏清编
分离乙醇—水板式精馏塔设计
不同温度下乙醇的密度可用方程式 ??3t??0??(t?t0)?10??(t?t20)?10?6??(t?t30)?10?3
查得当t0=25℃时，乙醇的?30?0.78506g/cm 代入式中，求得在
tD=78.3℃时，?3 t=0.7369 g/cmtF=84.0℃时，?t =0.7314g/cm3 tW=99.9℃时，?3
t=0.7155g/cm 塔顶密度：
?LD?0.8386?0.7369?0.9729?(1?0.8386)?0.775g/cm3
进料密度：
?LF?0.174?0.7314?0.9694?(1?0.174)?0.9279g/cm3
塔釜密度：
?3LW?0.001962?0.7155?0.9584?(1?0.001962)?0.9579g/cm 精馏段液相平均密度：（775+927.9）/2=851.45kg/m3 提馏段液相平均密度：（927.9+957.9）/2=942.9kg/m3 2．气相平均密度
乙醇-水蒸汽在常压沸腾温度下的密度（Kg/m3）可通过查表得到，
?3VD?1.449Kg/m?VF?0.785Kg/m3 ?VW?0.592Kg/m3精馏段气相平均密度：（1.449+0.785）/2=1.117kg/m3 提馏段气相平均密度：（0.785+0.592）/2=0.6885kg/m3
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物理化学实验，潘湛昌主编
《常用化工单元设备设计》第二版，李
功样编
分离乙醇—水板式精馏塔设计
4.9表面张力的计算
25℃时乙醇—水溶液的表面张力可由图表面张力-乙醇质量分数关系图查得，而其他温度（T2）下的表面张力σ2，可由已知温度（T1）下的表面张力σ1，利用公式求出：
?1.22????Tc?T2??1??TT c?1?? Tc—液体的临界温度，K；
当混合液的临界温度无法查到时，可采用下式估算：
Tmc??xiTic
其中乙醇的临界温度Tic=243℃=516.15K，水的临界温度Tic=374.2℃=647.35K。
1、塔顶：
乙醇质量分数93%，查得σ1=21mN/m，T1=298.15K，T2=351.45K，
TmcD?0.8386?516.15?(1?0.8386)?647.35?537.35K ?1.22?537.35?351.4521????537.35?298.15?? ?2?15.52mN/m
2、进料：
乙醇质量分数35%，查得σ1=29.5mN/m，T1=298.15K，T2=357.15K，
TmcF?0.174?516.15?(1?0.174)?647.35?624.52K
??624.52?357.151.2229.5????624.52?298.15?? ?2?23.22mN/m
3、塔釜：
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《常用化工单元设备设计》第二版，李功样编
分离乙醇—水板式精馏塔设计
乙醇质量分数0.5%，查得σ1=64mN/m，T1=298.15K，=373.05K，
TmcW?0.001962?516.15?(1?0.001962)?647.35?647.09K
?1.22?647.09?37364??.05??647.09?298.15?? ?2?47.89mN/m
4、精馏段平均表面张力：
?(精)=(15.52+23.22)/2=19.37mN/m
5、提馏段平均表面张力：
?(提)=(23.22+47.89)/2=35.555mN/m
4.10平均流量的计算
V精?(R?1)D?(2.54?1)?51.29?181.57kmol/hV提?V精?181.57kmol/hV精?VMVm181??.57?37.081.117?3600?1.674m3/s
VmVVMVm提???181.57?25.47Vm0.6885?3600?1.8658m3/sL精?RD?2.54?51.29?130.28kmol/hL提?RD?qF?130.28?249.44?379.72kmol/hLLm3精?LM?130.28?34.69?851.45?3600?1.474?10?m3/s LmLLMLm提???379.72?22.96?2.568?10?3m3Lm942.9?3600/s- 20 -
T2