吉林化工学院化工单元设计
精馏段操作线方程：yn?1?提馏段操作线方程：ym?1?Rxxn?D?0.2593xn?0.695 R?1R?1WxL0.05280.034?0.0031xm?W?xm??2.809xm?0.0056
0.01880.0188VV2.6逐板法确定理论板数及进料位置
已知：平衡方程：y?13.78x
1?12.78x 精馏段操作线方程：yn?1?0.2593xn?0.695 提馏段操作线方程：ym?1?2.809xm?0.0056 利用逐板法求理论板如下：
????x1? y1?xD?0.9383?平衡方程
精馏
y10.9383??0.52
α-?α-1?y113.78?12.78?0.93830.8298?0.261
13.78?12.78?0.8298????x2? y2?0.2593?0.52?0.695?0.8298?平衡方程 x2?0.261 ????x3? y3?2.809?0.261?0.0056?0.7275?平衡方程 提馏 0.7275?0.1623 13.78?12.78?0.7275????x4?y4?2.809?0.1623?0.0056?0.4503?平衡方程 提馏 0.4503?0.0561 13.78?12.78?0.4503????x5?y5?2.809?0.0561?0.0056?0.152 ?平衡方程 提馏 0.152?0.0128 13.78?12.78?0.152????x6?y6?2.809?0.0128?0.0056?0.0303?平衡方程0.0303?0.0023 13.78?12.78?0.0303 因为x6?xW?0.0031,所需总理论板数为6块（包快再沸器），第2块为进料板，精馏段1块板，提馏段5块板。 2.7全塔效率的计算 2.7.1粘度计算 已知：t1?59.196 t2?79.506 根据附表2中数据，利用插值法求得： 8 吉林化工学院化工单元设计 ?水： 0.592?0.469?水?0.469 ?水?0.4745mpa ?50?6059.196?60?丙酮: 0.26?0.231?丙酮?0.231 ?丙酮?0.2333?mpa 50?6059.196?60'0.4?0.33?水?0.33'?: ?0.3857mpa ?水?70?8079.506?80'水?'丙酮'0.209?0.199?丙酮?0.199': ?丙酮?0.1995mpa ?70?8079.506?80精馏段粘度：?1??丙酮x1??水?1?x1?=0.2333?0.60665?0.3587??1?0.13905?=0.3282 ''?1?x2?=0.1995?0.13905?0.3587??1?0.13905x2??水提馏段粘度：?2??丙酮??0.3366 2.7.2板效率计算 板效率可用奥康奈尔公式ET?0.49????L??0.245 式中：?--塔顶与塔底平均温度下的相对挥发度 ?L--塔顶与塔底平均温度下的液相粘度mpa.s 精馏段 ?1?6.9915 ?1=0.3282 所以ET?0.49??0.9915?0.3282??0.245?0.399 NP精?提馏段 NT1??3块 ET0.399?2=19.95 ?2=0.3366 '所以ET??0.245?0.3073 NP提??0.49??19.95?0.3366NT5?1??13 'ET0.3073全塔效率ET?NT6?1?100%??100%?31.25% NP精?NP提3?132.8实际塔板数及加料位置的计算 NP?NP精?NP提?3?13?16块 得出全塔共16块板（包括再沸器），进料位置是第3块板。 9 吉林化工学院化工单元设计 第三章 精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 3.1物性数据计算 3.1.1密度计算 已知：混合液体密度： 1?L?aA?A?aB?B（a为质量分数，M为平均相对分子质量） 混合气体密度：?V?T0PM 22.4TP0已知：tD=57.117℃ tF=61.275℃ tW=97.737℃ yD=0.9564 yF=0.8263 yW=0.0784 x1?60.665% y1?89.135% x2?13.905% y2?45.235% 可求出精馏段和提馏段的气液相摩尔组成 精馏段：ML1?58?0.60665?18?(1?0.60665)?42.266 MV1?58?0.89135?18??1?0.89135??53.66 提馏段：ML2?58?0.45235?18?(1?0.45235)?23.56 MV2?58?0.45235?18?(1?0.45235)?36.10 根据附表3中数据，利用插值法求得在tD、tW、tF下的丙酮和水的密度 tF=61.275℃ 70?6070?61.275 ?WF?982.5 ?977.8?983.2977.8??WF 70?6070?61.275? ?CF?735.01 718.68?737.4718.68??CF60?5060?57.117? ?WD?987.5 983.2?998.1983.2??WD60?5060?57.117? ?CD?751.28 737.4?785.56737.4??CD100?90100?97.737? ?WW?959.96 958.4?965.3958.4??WW10 tD=57.117℃ tW?97.737℃ 吉林化工学院化工单元设计 100?90100?97.737 ?CW?673.41 ?699.92?685.36699.92??CW由以上数据可求出： 1?F1?0.551?0.55 ?F?828.98 ?735.01982.50.981?0.98 ?D?754.89 ?751.28987.5 ?D?1?W?0.011?0.01 ?W?955.89 ?673.41959.96精馏段平均密度?L1:?L1?提馏段平均密度?L2:?L23.1.2摩尔组成计算 828.98?754.89?791.93 22???D828.98?955.89?W??892.43 22??F??DMLD?xD?46??1?xD??18?0.9383?58?(1?0.9383)?18?55.532kg/kmol MLF?xF?46??1?xF??18?0.275?58?(1?0.275)?18?29kg/kmol MLW?xW?46??1?xW??18?0.0031?58?(1?0.0031)?18?18.124kg/kmol ML1?MLD?MLF55.532?29??42.266kg/kmol 22MLF?MLW29?18.124??23.562kg/kmol22ML2???18?56.26kg/kmol MVD?58?yD??1?yD??18?58?0.9564??1?0.9564??18?51.05kg/kmol MVF?58?yF??1?yF??18?58?0.8263??1?0.8263??18?21.14kg/kmol MVW?58?yW??1?yW??18?58?0.0784??1?0.0784?VF?51.05?273.15?1.86 22.4??273.15?61.275?56.26?273.15?2.08 22.4??273.15?57.117??VD? 11 吉林化工学院化工单元设计 ?VW?21.14?273.15?0.695 22.4??273.15?97.737?1.86?2.08?1.97 121.86?0.695?V2??1.278 23.1.3操作压力计算 ?V?塔顶操作压力PD?101.3kPa 每层塔板压降?P?0.7kPa 进料板操作压力PF?101.3?0.7?3?103.4kPa 塔底操作压力P.3?16?0.7?112.5kPa W?103101.3?103.4?102.35kPa 2112.5?103.4?107.95kPa 提馏段平均压力P提?2 3.1.4混合液体表面张力计算 二元有机物--水溶液表面张力可用以下公式计算（丙酮q=2） 精馏段平均压力P精? ?4m1??sw?w??so?o4 411式中：?W?xWxoVO ?O? xWVW?xoVOxWVW?xOVOxSWVWxV ?so?soo VSVs ?sw?q??W B?lg????o??? ?sw??so?1 ???? ?q??W A?B?Q A?lg????o232??V?q??oo?Q?0.441??WVW3? ???q?T????注：下角标W、O、S分别代表水、有机物及表面部分，xW、xo指主体部分的分子数；VW、Vo指主体部分的分子体积；?W、?o为纯水、有机物的表面张力，对于丙酮q=2。 12