1 精馏塔的物料衡算
1.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 甲醇的摩尔质量 MA=32.04kg/kmol 水的摩尔质量 MB=18.02kg/kmol
xF?xD?0.45/32.040.45/32.04?0.55/18.020.94/32.040.94/32.04?0.06/18.02?0.315?0.898
1.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量
MMF=0.315?32.04+(1-0.315) ?18.02=22.44kg/kmol =0.898?32.04+(1-0.898) ?18.02=30.61kg/kmol
D1.3 物料衡算
1.75?107原料处理量 F?330?24?22.44?98.467kmol/h
总物料衡算 98.467=D+W
甲醇物料衡算 98.467?0.315?0.898D?W??
联立解得 D=48.462kmol/h W=93.136kmol/h x?0.0005
WMW=0.0005?32.04+(1-0.0005) ?18.02=18.03kg/kmol
2 塔板数的确定
2.1 理论板层数NT的求取
2.1.1 相对挥发度的求取
表1：甲醇的x-y-t平衡表， 温度/℃ 100 92.9 90.3 88.9 85.0 81.6 78.0 73.8 72.7 x 0 5.31 7.67 9.26 13.15 20.83 28.18 46.20 52.92 y 0 28.34 40.01 43.53 54.55 62.73 67.15 77.56 79.71 (1?xA)yAxA(1?yA) 温度/℃ 71.3 70.0 68.0 66.9 64.7 得表2
x 59.37 68.49 85.62 87.41 100 y 81.83 84.92 89.62 91.94 100 将表1中x-y分别代入??表2：甲醇的α-t表 温度/℃ 92.9 90.3 88.9 85.0 81.6 78.0 73.8 所以?m?12挥发度 7.05 8.03 7.55 7.93 6.40 5.27 4.02 ?4.2
温度/℃ 72.7 71.3 70.0 68.0 66.9 挥发度 3.50 3.08 2.59 1.45 1.63 ?a1a2...a122.1.2进料热状态参数q值的确定
根据t-x-y图查得xF=0.315的温度t泡=77.6℃ 冷液进料：60℃
tm=60
?77.62=68.8℃
查得该温度下甲醇和水的比热容和汽化热如下： 比热（68.8℃）kJ/kg K 水 4.186 甲醇 2.84 则Cp=2.84×0.315+4.186×0.685=3.7579 kJ/kg K r汽=1091.25×0.315+2334.39×0.685=1942.8 kJ/kg q=
Cp(t泡-t进)?r汽r汽1942.8汽化热（77.6℃）kJ/kg 2334.39 1091.25 （77.6—68.8）?1942.8=3.7579×=1.017>1
2.1.3求最小回流比及操作回流比
采用作图法求最小回流比，在x-y图中、自点（0.315,0.315）作进料线方程： y=
qq?1x?Xfq-1=59.8x－18.53 (1)
操作线方程： y=
αx1?(α-1)x=4.2x1?3.2x (2)
联立（1）（2）得到的交点(0.321,0.668)即为（Xq,Yq）
所以最小回流比Rmin =
Xd－YqYq－Xq=0.898?0.6658=0.6734
0.6658?0.321取操作回流比为R=2Rmin=1.3468
2.1.4求精馏塔的气、液相负荷
L=RD=1.3468?34.506=46.473kmol/h
V=(R+1)D=2.3468 ?34.506=80.979kmol/hL' =L+F=46.473+98.467=144.94kmol/h V'=V=80.979kmol/h
2.1.5求操作线方程
精馏段操作线方程为
yn?1=
RR?1xn+
xDR?1=
1.34682.3468xn+
0.8982.3468=0.574xn+0.383 （a）
提馏段操作线方程
y'm?1?LV''xm?WV'xW?144.9480.979xm?63.96180.979?0.0005?1.79xm?0.0004 （b）
2.1.5采用逐板法求理论板层数
由 yq??xq1?(??1x)q 得x?y??(??1)y
将 ?=4.2 代入得相平衡方程
x?y??(??1)y?y4.2?3.2y （c）
联立（a）、（b）、（c）式，可自上而下逐板计算所需理论板数。因塔顶为全凝 则y1?xD?0.898
由（c）式求得第一块板下降液体组成
x1?y14.20?3.20y?0.8984.20?3.20?0.898?0.677
利用（a）式计算第二块板上升蒸汽组成为
y2?0.574x1?0.383?0.772
交替使用式（a）和式（c）直到xn?xF，然后改用提馏段操作线方程，直到xn?xW为止，
计算结果见表3。 表3 板1 2 号 y 0.898 0.772 x 0.677 0.445 3 0.639 4 0.531 5 0.38 0.127 6 0.227 0.075 7 0.133 0.035 8 0.063 0.016 9 0.028 0.0067 10 0.012 0.0028 0.297 0.212 ≤xF 11 12 0.0046 0.0011 0.0016 0.00037 ≤xW 精馏塔的理论塔板数为 NT=12（包括再沸器） 精馏段 3块，提溜段 9块 进料板位置 NF?3 2.2 实际板层数的求取
2.2.1 液相的平均粘度
进料黏度：根据表1，用内插法求得tF=77.23℃ 查手册得?A?0.286mPa?s ?B?0.37mPa?s lg?LF?0.304lg(0.286)?0.696lg(0.37) 求得?LF?0.3421mPa?s
塔顶物料黏度：用内插法求得tD?66.48?c， 查手册得?A?0.322mPa?s ?B?0.425mPa?s
lg?LD?0.914lg(0.322)?0.086lg(0.425)
求得?LD?0.33mPa?s
塔釜物料黏度：用内插法求得tW?99.93?C， 查手册得?A?0.228mPa?s ?B?0.283mPa?s
0.228)?0.983lg(0.283) lg?LW?0.017lg( 求得?LW?0.282mPa?s 精馏段液相平均黏度：?精??LD??LF2?0.33?0.34212?0.336mPa?s
提馏段液相平均黏度：?提??LW??LF2?0.282?0.34212?0.312mPa?s
2.2.2精馏段和提馏段的相对挥发度