在y~x相图中分别画出上述直线，利用图解法可以求出 NT?18块(含塔釜) 其中，精馏段13块，提馏段5块。 3.6 全塔效率的估算 用奥康奈尔法(O'conenell)对全塔效率进行估算： 由相平衡方程式y??xy(x?1)可得?? 1?(??1)xx(y?1)根据乙醇~水体系的相平衡数据可以查得： y1?xD?0.779 x1?0.741(塔顶第一块板) yf?0.516 xf?0.174(加料板) xw?0.002 yw?0.026(塔釜) 因此可以求得： ?1?1.232,?f?5.06,?w?13.32 全塔的相对平均挥发度： ?m?3?1??f??w?31.232?5.06?13.32?4.36 全塔的平均温度： tm?tD?tf?tW3?78.62?83.83?99.3832?87.30oC 在温度tm下查得?HO?0.327mPa?s,?CHCHOH?0.38mPa?s 32因为?L??xi?Li 11
所以，?Lf?0.174?0.38?(1?0.174)?0.327?0.336mPa?s 全塔液体的平均粘度： ?Lm?(?Lf??LD??LW)/3?(0.327?0.38?0.327)/3?0.344mPa?s 全塔效率ET?0.49(??L)?0.245?0.49?1(4.36?0.344)0.245?45% 3.7 实际塔板数NP NP?NT/ET?18/0.45?40块(含塔釜) 其中，精馏段的塔板数为：13/0.45?29块 4. 精馏塔主题尺寸的计算 4.1 精馏段与提馏段的体积流量 4.1.1 精馏段 整理精馏段的已知数据列于表3(见下页)，由表中数据可知： 液相平均摩尔质量：M?Mf?M12??22.3?38.72?30kg/kmol 液相平均温度：tm? tf?tD283.83?78.622?81.2oC 表3 精馏段的已知数据 12
位置 进料板 塔顶(第一块板) x'f?0.35 质量分数 y1'?xD'?0.9 x1'?0.885 y1?xD?0.779 y'f?0.732 xf?0.174 摩尔分数 yf?0.516 MLf?22.3 摩尔质量/kg/kmol x1?0.41 MLf?38.7 MVf?32.45 温度/℃ 83.83 MVl?39.81 78.62 在平均温度下查得?HO?971.1kg/m3,?CHCHOH?735kg/m3 232液相平均密度为： 1?'xLm?Lm?CHCHOH32?'1?xLm?HO2 0.35?0.8852?0.603 '其中，平均质量分数xLm?所以，?Lm?814kg/m3 精馏段的液相负荷L?RD?65.85kmol/h Ln?LM?65.85?30814?2.43m3/h ?Lm同理可计算出精馏段的汽相负荷。 精馏段的负荷列于表4。 13
表4 精馏段的汽液相负荷 名称 平均摩尔质量/kg/kmol 平均密度/kg/m 体积流量/m/h 33汽相 30 814 3液相 36.13 1.251 32.43(0.000625m/s) 3804(1.056m/s) 4.1.2 提馏段 整理提馏段的已知数据列于表5，采用与精馏段相同的计算方法可以得到提馏段的负荷，结果列于表6。 表5 提馏段的已知数据 位置 塔釜 'xW?0.005 进料板 x'f?0.35 y'f?0.732 xf?0.174 质量分数 'yW?0.065 xW?0.002 摩尔分数 yW?0.026 yf?0.516 MLf?22.3 MLW?18.1 摩尔质量/kg/kmol MLV?18.7 温度/℃ 99.38 表6 提馏段的汽液相负荷 MVf?32.45 83.83 14
名称 平均摩尔质量/kg/kmol 平均密度/kg/m 体积流量/m/h 33液相 20.2 911 8.09(0.00225m/s) 3汽相 25.6 0.816 4132(1.15m/s) 3 4.2 塔径的计算 由于精馏段和提馏段的上升蒸汽量相差不大，为便于制造，我们取两段的塔径相等。有以上的计算结果可以知道： 汽塔的平均蒸汽流量： VS?(VSJ?VST)2?1.056?1.152?1.103m3/s 汽塔的平均液相流量： LS?(LSJ?ST)2?0.000675?0.0022521.251?0.8162814?9112?0.00146m3/s 汽塔的汽相平均密度： ?V??VJ??VT2??1.0335kg/m3 汽塔的液相平均密度： ?L??LJ??LT2??863kg/m3 塔径可以由下面的公式给出： D?4VS?u 由于适宜的空塔气速u?(0.6~0.8)umax，因此，需先计算出最大允 15