2. 精馏塔的物料衡算
2.1 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=
0.46/32.040.46/32.04?0.54/18.020.997/32.04=0.324
XD = 0.997/32.04?0.003/18.02XW
=0.995
0.005/32.04=0.005/32=0.00282
.04?0.995/18.022.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量
（1-0.324）?18.02=22.56kg/kmol MF=0.324?32.04?MD=0.995×32.04+(1-0.995) ×18.02=31.97kg/kmol MW=0.003×32.04+(1-0.003) ×18.02=18.06kg/kmol
2.3 物料衡算
D?2?10?31.97?(24?300)?86.89kmol/h
?F?D?W ?Fx?Dx?WxFDW?7F?DxD?xWxF?xW?86.89?0.995?0.002820.324?0.00282?268.42kmol/h
W?F?D?268.42?86.89?181.53kmol/h
3. 塔板数的确定 3.1 理论板层数NT的求取 3.1.1 相对挥发度的求取
??(1?XA)yAXA(1?yA)
根据表1数据可得到不同温度下的挥发度,见表2
表1
温度/℃ 100 96.4 93.5 91.2 89.3 87.7 84.4 81.7 78.0
x 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.15 0.20 0.30 y 0.00 0.134 0.234 0.304 0.365 0.418 0.517 0.579 0.665 温度/℃ 75.3 73.1 71.2 69.3 67.6 66.0 65.0 64.5 x 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 0.95 1.00 y 0.729 0.779 0.825 0.870 0.915 0.958 0.979 1.00
7
表2
温度/℃ 96.4 93.5 91.2 89.3 87.7 84.4 81.7 ??15?1?2?3......?15=4.45
挥发度 7.582 7.332 6.843 6.610 6.464 6.066 5.501 温度/℃ 78 75.3 73.1 71.2 69.3 67.6 66 挥发度 4.632 4.035 3.525 3.143 2.868 2.691 2.534 3.1.2 求最小回流比及操作回流比 泡点进料:XE=XF=0.324
?mxq1?(?m?1)xq相平衡方程：yq? （1）
q线方程XF=0.324 （2） 联立（1）（2）解得：故最小回流比为Rmin=
xq=0.324
yq?0.681
xD?yqyq?xq=0.879
取操作回流比为R=2Rmin=1.758
3.1.3 求精馏塔的气、液相负荷 L=RD=1.758×86.89=152.75
8
V=(R+1)D=(1.758+1)×86.89=239.64 L' =L+F=152.75+268.42=421.17 V'=V=239.64 3.1.4 求操作线方程 精馏段操作线方程为:
yn?1?RXDR?1Xn?R?1=0.637Xn+0.361 (a)
提馏段操作线方程:
'y'Wm?1?LV'Xm?V'Xw=1,760Xm-0.00214 (b)
3.1.5 采用逐板法求理论板层数 由y?xqq?1?(?-1)x得
q x?y??(??1)y (c)
将 α=4.45 代入得相平衡方程 X=
y4.45?3.35y
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=0.995
由(c)式求得第一块板下降液体组成
X1 =
y1.9954.45?3.35y=
014.45?3.35?0.995=0.978
利用（a）式计算第二块板上升蒸汽组成 y2=0.637X1+0.361=0.984
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
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计算结果见表3
组成 版号 y x 0.995 0.978 y x 12 0.0075 0.0017 0.984 0.955 0.888 0.769 0.933 0.827 0.640 0.428 0.634 0.477 0.280 0.167 0.292 0.084 0.146 0.063 0.037 0.015 0.024 0.005 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
精馏塔的理论塔板数为NT=12-1=11(不包括再沸器) 进料板位置NF=6
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