根据表2，用内插法求得?F?5.04 ?D?2.738 ?w?7.606 则精馏段的平均挥发度 ?精??D?F?2.738?5.04?3.715 提馏段的平均挥发度 ?提??W?F?7.606?5.04?6.191
2.2.3全塔效率ET 和实际塔板数
全塔效率可用奥尔康公式：ET?0.49(??L)?0.245计算 所以精馏段ET?0.49?(3.715?0.336)?0.245?0.455 提馏段ET?0.49?(6.191?0.312)?0.245?0.417 精馏段实际板层数 N精?NTETN'TE'T?30.45590.417?6.59?7块
提馏段实际板层数 N提???21.58?22块
3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算
3.1 操作压力的计算
设每层塔压降： △P=0.8KPa（一般情演况下，板式塔的每一个理论级压降约在0.4~1.1kPa）
3a塔顶操作压力 PD?101k.P
进料板压力： PF=101.3+5×0.8=105.3 kPa
.3?105.3)/2?103.3kPa 精馏段平均压力 Pm?(101塔釜板压力： PW=101.3+27×0.8=122.9 kPa
提馏段平均压力：Pm’=(103.3+122.9)/2=113.1(KPa)
3.2 操作温度计算
依据操作压力，通过试差法计算出泡点温度，计算结果如下：
塔顶温度 tD?66.48?C 进料板温度 tF?77.23?C 塔釜温度 tW=99.93℃
精馏段平均温度 tm?(66.48?77.23)/2?71.86?C 提馏段平均温度 t’m=(99.93+77.23) /2= 88.58℃ 平均摩尔质量全塔平均温度 t?t1?t22?71.86?88.582?80.22℃
3.3 平均摩尔质量计算 a. 塔顶平均摩尔质量计算
由xD=y1=0.898 查平衡曲线得 x1=0.677
MVDm=0.898×32.04+(1-0.898)×18.02=30.59kg/mol
MLDm=0.677×32.04+(1-0.677)×18.02=27.50kg/mol
b. 进料板平均摩尔质量计算
由yF=y3= 0.638 查平衡曲线得 xF=x3=0.296 MVFm=0.638×32.04+(1-0.638)×18.02=26.96kg/mol MLFm=0.296×32.04+(1-0.296)×18.02=22.17 kg/mol c. 塔釜平均摩尔质量计算
由y1’=0.004 查平衡曲线得 x1’=0.0009
M’VWm=0.004×32.04+(1-0.004)×18.02=18.08kg/mol M’LWm=0.0009×32.04+(1-0.0009)×18.02=18.03kg/mol
d.精馏段平均摩尔质量
MVm?(30.59?26.96)/2?28.78kg/kmolM?(27.50?22.17)/2?24.84kg/kmol
Lmd.提馏段平均摩尔质量
M'Vm?(18.08?26.96)/2?22.52kg/kmolM'Lm?(18.03?22.17)/2?20.10kg/kmol
3.4 平均密度计算
查表得甲醇、水在不同温度下的密度为：
质量分率 塔顶 进料板 塔底 温度/?C 66.48 77.23 99.93 wA 质量分率wB ?甲醇/?kg/m? 3?水/?kg/m? 30.833 0.205 0.00028 0.167 0.795 0.99972 753.5 740.7 713.8 979.6 972.3 958.3
a. 精馏段平均密度的计算
Ⅰ 气相 由理想气体状态方程得
ρ
Ⅱ 液相
Vm
=PmMvw/RTm=(103.3×28.78)/[8.314×(273.15+71.86)]=1.036kg/m3
塔顶液相密度：
ρ
3
LDm=1/(0.833/753.5+0.167/979.6)=783.7kg/m
进料液相密度： ρ
LFm=1/(0.205/740.7+0.795/972.3)=913.6kg/m
3
精馏段液相平均密度为：
ρ
3
Lm=(783.7+913.6)/2=848.7 kg/m
b. 提馏段平均密度的计算
Ⅰ 气相 由理想气体状态方程得
ρ’Vm=PmMvw/RTm=(113.1×22.52)/[8.314×(273.15+88.58)]=0.847kg/m3
Ⅱ 液相
塔釜液相密度：
ρ’Lwm=1/(0.00028/713.8+0.99972/958.3)=958.2kg/m3
提馏段平均密度
ρ’Lm=(958.2+913.6)/2=935.9kg/m3
3.5 液体平均粘度（前面已计算）
?LD??LF20.33?0.34212精馏段液相平均黏度：?精???0.336mPa?s
提馏段液相平均黏度：?提?
?LW??LF2?0.282?0.34212?0.312mPa?s
3.6 液体平均表面张力的计算 液相平均表面张力依下式计算 即
σLm=∑xiσi
a. 塔顶液相平均表面张力的计算 由tD=66.48℃查得 σA=16.59mN/m
σB=65.22mN/m
σLDm=0.898×16.59+0.102×65.22=21.55 mN/m
b. 进料板液相平均表面张力的计算 由tF=77.23℃查得
σA=15.36mN/m
σB=64.74N/m
σLFM=0.315×15.36+0.685×64.74=49.19 mN/m
c. 塔底液相平均表面张力的计算 由tW=99.93℃查得
σA=12.8mN/m σ
精馏段液相平均表面张力
σLm=(21.55+49.19)/2=35.37 mN/m 提馏段液相平均表面张力
σ’Lm=(49.19+58.93)/2=54.06mN/m
3.7气液负荷计算 3.7.1精馏段气液负荷
V=（R+1）D=(1.3468+1)?34.506=80.98kmol/h
VSσB=58.95N/m
LWm=0.0005×12.8+0.9995×58.95=58.93 mN/m
=
VMV,精3600?V,m精=
80.98?28.783600?1.036?0.625 m3/s
L=RD=1.3468?34.506=46.47kmol/h
Ls?LML精3600?L,m精=
46.7?24.843600?848.7?0.00038 m3/s
3.7.2提馏段气液负荷计算 V’=V=80.98kmol/h
Vs'?V'MV提3600?V,m提=
80.98?22.523600?0.847?0.598 m3/s
L’=L+F=46.47+98.467=144.94kmol/h
Ls'?L'ML提3600?L,m提=
144.94?20.13600?935.9?0.00086 m3/s
4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算
4.1 塔径的计算
Vm=(80.98×28.78)/(3600×1.036)=0.625m
3
精馏段的气、液相体积流率为 VS=VMVm/3600ρ
LS=LMLm/3600ρ
馏段的气、液相体积流率为
V’S =V’MVm/3600ρV’m=(80.98×22.52)/(3600×0.847)=0.598m3/s
umax?C/s
3
Lm=(46.47×24.84)/(3600×848.7)=0.00038m/s
L’S=L’MLm/3600ρL’m=(144.94×20.1)/(3600×935.9)=0.00086m/s
3
?L??V?V式中，负荷因子C?C20(?0.02)0.2由史密斯关联图查得C20再求
图的横坐标为 Flv=Ls/Vs×(ρl/ρv)0.5=0.00038/0.625×(848.7/1.036)0.5=0.0174
参考有关资料，初选板间距HT=0.40m，取板上液层高度hL=0.06m 故 HT-hL=0.40-0.05=0.34m