2011年12月 ~2011年1月 化工原理课程设计 筛板塔精馏分离乙醇-水溶液
2??wB?lg????o???lg5.899?0.77 ?????oVo????q22323???wVw?,q?2
??q Q?0.441???T?16.05?63.692323? ?0.441????60.41?18.67???0.72
273.15?91.515?2? A?B?Q?0.77?0.72?0.05
2??swA?lg??? 联立方程组 ?so???0.05?? 解得
?sw?0.638?so?0.362
?sw??so?1
?m1??sw?w??so?o?0.638?60.41?m1?39.26?10o?3141414?0.362?16.0514?2.50Nm2
100 15.2 温度/C 乙醇表面张力/10?370 18 80 17.15 90 16.2 Nm2 水表面张力/10?3Nm2 64.3 62.6 60.7 58.8 表4.3 不同温度下的乙醇表面张力和水表面张力表
4.1.5 混合物黏度的计算 对乙醇，有黏度公式： lg??精馏段：t1?80.64℃
80?900.335?0.315?80.64?90??水1?0.334mPas??乙1?0.4557mPasAT?AB,其中A?686,B?300.88
?水1-0.315- lg?乙1?686.64273.15?80.64686.64-90300.88
?1??乙1x1??水1?1-x1??0.4557?0.4117?0.334??1?0.4117??0.3841mPas提馏段：t1?91.515℃
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90?1000.315?0.283?91.515?100?水2-0.315-??水2?0.310mPas??乙1?0.3987mPas lg?乙2?686.64273.15?91.515686.64300.88
?2??乙2x2??水2?1-x2??0.3987?0.0415?0.310??1?0.0415??0.3137mPas4.1.6 相对挥发对的计算 相对挥发对 ??y?1?x?x?1?y?
精馏段： x1?0.4117 y1?0.6167 ?0.6167??1?0.4117?1?0.4117??1?0.6167??2.299 提馏段： x2?0.0415 y2?0.2928 ?2?0.2928??1?0.0415?0.0415??1?0.2928??9.562 4.1.7 气液相体积流量计算 精馏段： R?3.3
L?RD?3.3?49.1?162.03kmolhV??R?1?D??3.3?1??49.1?211.13kmolh
LML1L29.53?162.03S1?.651?10?3m3s 体积流量
??L1804.87?1
VMV1V35.27?211.13S1??1.216?1.701?10?33?msV1提馏段：
L??L?F?162.03?204.2?366.23kmolhV??V?211.13kmolh
LL2L??366.23S2?M?19.16 体积流量
?L2933.20?2.089?10?3m3sVMV2V?26.20?211.13
S1??0.876?1.754?10?3m3?sV2
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4.2 塔板数及塔径计算
4.2.1 塔板数的计算
4.2.1.1 理论塔板数的计算（图解法） A由精馏段操作线方程
y?RR?1x?1R?1xD，当R?3.3时，代入得精
馏操作线与轴的交点为?0,20?。连接点?0,20?、
?xD,xD?得精馏操作线。
图4.2 理论塔板数解析图 B在轴上定出x?xD、xF、xW三点，依次通
过这三点做垂线，连接精馏操作线与x?xF的交点与点?xW,xW? ，得
提馏操作线。
C折线?xW,xW??精馏操作线与提馏操作线交点??xD,xD?得即为精馏塔操作线。
D从精馏操作线与提留操作线交点开始在平衡线和精馏操作线之间画阶梯，当梯级跨过线x?xD时，就改在平衡线和提留操作线之间画阶梯，直至梯级跨过线x?xW为止。
E观察上图，得精馏段理论塔板数为22.2，提馏段理论塔板数为4.0。 4.2.1.2 塔板效率及实际塔板数
?1?2.299?1?0.3841mpa?s精馏段： N?22.2ET?0.49??1?1?-0.245?0.505
故精馏段实际塔板数为41，加料板位置在第42块板。
?2?9.562?2?0.3137mpa?sN'?4.0ET'?0.49?2?2??0.245Ne?N?ET?22.2?0.505?40.36
提馏段：
?0.374Ne'?N'?ET'?4.0?0.374?10.70
故提馏段实际塔板数为11（含塔釜）。
实际塔板数：41?11?52块（含塔釜）
4.2.2塔径的初步设计
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取板间距HT?0.45m，板上液层高度hL?0.075m，安全系数ko?0.78。
HT?hL?0.375m
精馏段：
流动参数
LS1VS1?L1?V1?0.0016511.701804.871.216?0.0250
查史密斯关联图C20????0.08,C?C20?1??20?0.2?21.00??0.08???20??0.2?0.0808
则 umax?C?L1??V1?V1?0.0808?804.87?1.2161.216?2.077ms
u?k0umax?0.78?2.077?1.620ms
塔径D1?4VS?u?4?1.7013.14?1.620D?2?1.16m，圆整D1?1.2m
22塔截面积 A1?实际空塔气速 提馏段：
流动参数
LS2VS2?43.144V1.701??S1?u1?1.504ms
A1.131?1.2?1.131m
?L2?V2?0.0020891.754933.200.876?0.0389
0.20.2查史密斯关联图C20????0.081,C?C20?2??20??39.26??0.0808???20???0.0927
则 umax?C?L2??V2?V2?0.0927?933.20?0.8760.876?3.024ms
u?k0umax?0.78?3.024?2.36ms
塔径D2?4VS2?u??4?1.7543.14?2.362?0.97m，圆整D2?1.0m
22塔截面积 A2?4D?VS2A3.144??1.0?0.785m
??实际空塔气速 u21.7540.785?2.234ms 24 / 47
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4.3 溢流装置
采用单溢流、弓形降液管、平形受液盘及平行溢流堰，不设进口堰。 4.3.1 堰长及堰高的计算 取lW?0.7D?0.7?1.2?0.84
采用弗兰西斯溢流堰经验公式求堰上液层高度hOW?LS1?0.668??l?W????2323?L?0.668??l?W????
精馏段： hOW1?0.001651??0.668????0.84?23?0.0105m
堰高 hW1?hL?hOW1?0.075?0.0105?0.064m 提馏段： hOW2?LS2?0.668??l?W????23?0.002089??0.668????0.84?23?0.0123m
堰高 hW2?hL?hOW2?0.075?0.0123?0.063m
图4.3 史密斯关联图
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