青岛科技大学
表3
内容 密度ρ，kg/m3 分子量 乙醇 790 46.069 异丁醇 801.6 74.1228 以下为换算过后的各项目数据： 表4
项目 原料液密度(20℃)，kg/m3 进料密度(泡点85.45℃)，kg/m3 处理量(按进料密度计算)，kmol/h 进料组成 乙醇，异丁醇(摩尔分数) 分离要求 (质量分率) 进料状况 工作压力 加热蒸汽 冷却水进出口温度 任务 796.38 651.028 281.020 56.83%，43.17% 塔顶乙醇含量≧96.83% 塔底异丁醇含量≧92.19% 20℃料液经预热器预热至泡点进料 常压 0.4MPa饱和蒸气（表压） 20、30℃ - 10 -
第三届“隆腾杯”大学生化工原理实验技能大赛
2. 工艺流程图
- 11 -
青岛科技大学
3. 板式塔的工艺计算
3.1. 塔的物料衡算和操作回流比的确定 3.1.1. 精馏塔的全塔物料衡算
由总物料衡算和乙醇物料衡算可得以下方程：
其中F为281.020kmol/h，xF为0.5683，xD为0.9683，xW为0.0781。解得D为154.75kmol/h，W为126.27kmol/h。 3.1.2. 最小回流比
物料泡点进料。求得101.3kPa下以上组成物料的泡点为85.45℃。绘出101.3kPa下物料的T-x-y图（用PRO/II以理想物系构建），查得泡点温度下与原混合溶液呈平衡的乙醇气相进料浓度yF*为0.73846。
- 12 -
第三届“隆腾杯”大学生化工原理实验技能大赛
T-X-Y Plot for ETHANOL and SBUTANOL375.00BDBDBubble PointDew PointBD370.00BBBBBBBBDDDDDDDDBBBBBDDDDDBBBBDDDDBDBD365.00Temperature, K360.00355.00350.0000.20.40.60.81.0Composition, Mole Fraction ETHANOL, (P = 101.30 kPa)
图1
根据公式：
求得Rmin为1.351。 3.1.3. 实际回流比的确定
令R/Rmin=β，为回流比系数。根据不同的回流比系数求得对应的实际回流比和塔板数，列表如下：
- 13 -
青岛科技大学
表5
β R N N(R+1) 1.150 1.55 17 43.39 1.225 1.65 16 42.46 1.300 1.76 15 41.32 1.480 2.00 13 38.97 1.600 2.16 12 37.92 1.750 2.36 12 40.35 2.125 2.87 11 42.56 数据如图：
图2
由图可知最小乘积N(R+1)对应的回流比为R=2.16，此时β=1.60。求得此时完成精馏任务所需的理论塔板数为N=12，进料位置为NF=7，如图3。
- 14 -