乙醇-水溶液精馏课程设计(4)

?VF?MPTMP0.1203*101.3(46*0.115?18*0.885)?0.1203??0.712kg/m322.4P0T0T84.97?273.15

?0.1203*(4?101.3)*(46*0.86?18*0.14)VD?78.21?273.15?1.517kg/m3

?VW?0.1203*101.3*(46*0.0004?18*0.9996).15?0.588kg/m399.91?273

?V1??VF??VD.712?1.5172?02?1.115kg/m3

?V2??VF??VW0.712?0.5882?2?0.65kg/m3

MLD?xD*46?(1?xD)*18?42.08kg/kmol MLF?xF*46?(1?xF)*18?21.22kg/kmol MLW?xW*46?(1?xW)*18?18.01kg/kmol

ML1?MLD?MLF2?42.08?21.222?31.65kg/kmol

ML2?MLw?MLF18.01?21.2?222?19.62kg/kmol

MvD?yD*46?(1?yD)*18?42.85kg/kmol MvF?yF*46?(1?yF)*18?31.27kg/kmol MvW?yW*46?(1?yW)*18?18.10kg/kmol

Mv1?MvD?MvF422?.85?31.272?37.06kg/kmol Mv2?Mvw?MvF18.10?31.2?272?24.68kg/kmol 3.2.3混合液体表面张力

VCD??mCCD?46733.72?62.69ml VCW??mCCW?46717.53?64.11ml

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mC?46?55.18ml VWF?mW?18?18.58ml

VCF??CF?WF968.57833.56mW?18?18.50ml VWW?mW?18?18.78ml

VWD??WD?WW958.46972.87由内差法求得在tF tD tW下的乙醇和水的表面张力

乙醇表面张力： 温度，℃ σ，m N/m 水表面张力 温度，℃ σ，m N/m

乙醇表面张力 σCF=16.68mN/m σCD=17.30mN/m σCW=15.21mN/m 水表面张力 σwF=61.74mN/m σwD=64.77mN/m σwW=60.81mN/m 塔顶表面张力 4?D?0.14*464.77?0.86*417.30 σD=21.37mN/m 原料表面张力 4?F?0.885*461.74?0.115*416.68 σF=53.94mN/m 塔底表面张力 4?w?0.9996*460.81?0.0004*415.21 σw=60.59mN/m (1)精馏段的平均表面张力 σ1=(22.37+53.94)/2=38.16mN/m (2)提馏段的平均表面张力：σ2=（60.59+53.94）/2=57.27mN/m

0 75.64 20 72.75 40 69.60 60 66.24 80 62.67 100 58.91 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 22.3 21.2 20.4 19.8 18.8 18 17.15 16.2 15.2 14.4 3.2.4相对挥发度

0.4739由 xF=11.5% yF=47.39% 得aF?0.115?6.93

1?0.47391?0.1150.8683由 xD=86.0% yD=86.83% 得aD?0.860?1.07

1?0.86831?0.8600.0034由 xW=0.04% yw=0.34% 得aw?0.00004?8.53

1?0.00341?0.0004(1)精馏段的平均相对挥发度??6.93*1.07?2.72

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提馏段的平均相对挥发度??6.93*8.53?7.69

3.2.5混合物的粘度

t1=81.59℃ 查表，得μ水=0.0.349mpa·s, μ醇=0.452mpa·s t2=92.44℃ 查表，得μ水=0.309mpa·s, μ醇=0.387mpa·s (1)精馏段粘度：

μ1=μμ2=μ

醇

x1+μ水(1-x1)=0.452*0.4875+0.349*(1-0.4875)=0.399 mpa·s x2+μ水(1-x2)=0.397*0.0577+0.309*(1-0.0577)=0.314 mpa·s

(1) 提留段粘度:

醇

3.3理论塔板和实际塔板数的计算

绘出乙醇—水的气液平衡组成，即X-Y曲线图，作进料线

与平衡线的交点坐标为xq=0.115 yq=0.46 最小回流比为Rmin?xD?yq0.86?0.46??1.159

yq?xq0.46?0.115取操作回流比R=1.7Rmin=1.971 精馏段 L=RD=1.971*0.1169=0.2304kmol/s V=(R+1)D=2.971*0.1169=0.3473kmol/s 提留段 因本设计为饱和液体进料，所以q=1

L??L?qF?0.2304?0.8679?1.098kmol/s V??V?(q?1)F?V?0.3473kmol/s

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则精馏段操作线方程为y=RR?1x?xDR?1=0.66X+0.29 提馏段操作线方程为y?L?V?x?WV?xw?3.16x?0.0009 精馏段相平衡方程：y?2.72x1??2.72?1?x

由精馏段操作线方程和精馏段相平衡方程得：

y1?xD?0.86 x861?0.2.72?1.72*0.86?0.693

y2?0.66*0.693?0.29?0.747 x2?0.521 y3?0.634 x3?0.389

y4?0.547 x4?0.307 y5?0.493 x5?0.263 y6?0.464 x6?0.241 y7?0.449 x7?0.0.231 y8?0.442?0.4739 x8?0.226

由精馏段操作线方程和提馏段相平衡方程得

y0.4428?0.442 x8?7.69?6.69*0.442?0.226

y9?3.16*0.693?0.0001?0.747 x9?0.093 y10?0.295 x10?0.052

y11?0.163 x11?0.0247 y12?0.0779 x12?0.0109 y13?0.0343 x13?0.0046

y14?0.0144 x14?0.0019 y15?0.0059 x15?0.00077 y16?0.0023 x16?0.00030

由逐板法得理论板数NT=16-1=15,加料板为第8块理论板

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全塔所需实际塔板数：NP?精馏段实际板数：N提馏段实际板数：

NT15*100%??25块 ET0.60P1?8*100%?14块0.60

NP2?25?14?11块

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