《分离乙醇—水混合液的筛板精馏塔设.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分离乙醇—水混合液的筛板精馏塔设.doc（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目 录1.筛板精馏塔的设计111 塔型的选择11.2 设计条件的选择11.3 物料衡算11.4 相平衡关系11.5 塔板数的确定11.5.1 确定进料热状态11.5.2 求最小回流比 Rmin21.5.3 选择回流比 R21.5.4 求取理论板数NT21.5.5 灵敏板的确定21.5.6 确定实际板数N21.6 塔板的设计（只设计精馏段）21.6.1 塔径初选与计算31.6.2 塔板详细设计41.7 负荷性能图42 板塔的工艺设计52.1塔的类型是：板式塔52.2设计条件的选择52.3精馏塔全塔物料恒算52.4相平衡关系62.5塔板数的确定62.5.1 确定进料热状态62.5.2 求最小回流比
2、 Rmin62.5.3 选择回流比 R62.5.4相对挥发度72.5.5求取理论板数NT72.5.6 确定实际板数N83塔径初选与计算93.1 物性数据103.1.1 定性温度：103.1.2 气相和液相平均摩尔量103.1.3 液相轻组分质量分率与气相和液相平均密度113.1.4 气相和液相体积流量123.1.5 混合液体液表面张力133.1.6 混合液的黏度153.1.7 相对挥发度163.2 选取板间距 HT163.3 液泛气速umax 和气速u163. 4 降液管型式与堰长 lw，计算塔径 D173.4.1 降液管型式：单流型173.4.2 堰长 lw173.4.3塔径 D173.5
3、塔板详细设计173.5.1 溢流堰的型式和高度 hw173.5.2 降液管和受液盘的结构及有关尺寸183.6塔板布置183.7 塔板校核193.7.1 降液管液泛193.7.2 降夜管内停留时间203.7.3 液沫夹203.7.4 漏液克服液面表面张力的作用引起的压降203.8 负荷性能图213.8.1 气体流量的流体力学上下线21附图124附图225参考文献26分离乙醇水混合液的筛板精馏塔设计1.筛板精馏塔的设计2.4相平衡关系可认为对本次设计给出的物系，溶液为理想溶液，气体为理想气体。查平衡数据，将t，xA，yA三个参数同时绘制在一张方格纸上作 t x (y) 图，然后根据t x (y)
4、图作y x图见附图1。2.5塔板数的确定2.5.1 确定进料热状态泡点进料：2.5.2 求最小回流比 Rmin用图解法确定、因为泡点进料，根据y-x曲线图知： 2.5.3 选择回流比 R取 2.5.4相对挥发度精馏段挥发度：由 ，得：， 所以提溜段挥发度：由，得：， 所以2.5.5求取理论板数NT理论板：指离开这种板的气、液两相互成平衡，而且塔板上液相组成均匀。理论板的计算方法：可采用逐板计算法、图解法，在本次实验设计中可采用图解法。根据在下，乙醇水的气、液平衡组成关系可绘制出平衡曲线，即xy曲线图，泡点进料，所以q=1，即q为一直线，本平衡具有以下凹部分，操作线尚未落到平衡线前，已与平衡线相
5、切，如图（图14）：，所以操作线回流比；已知：精馏段操作线方程：提溜段操作线方程： 精馏段平衡方程： ；提馏段平衡方程：第1块塔板上升蒸汽的组成 ： 第1块塔板下降液体的组成 ：第二块塔板上升蒸汽的组成： 第二块下降液体的组成：由于；按提馏段方程计算：第三块上升蒸汽的组成：第三块下降液体的组成： 第八块上升蒸汽组成： 第八块下降液体的组成：在图上作操作线，有点（）气在平衡线与操作线见画阶梯，过精溜段操作线与q线交点，直到阶梯与平衡线交与小于为止，由此得到理论板块（包括再沸器）加料板为第3块理论板。2.5.6 确定实际板数N板效率与塔板结构、操作条件、物质的物理性质即流体力学性质有关，它反映了实
6、际塔板上传质过程进行的程度，板效率可用奥康奈尔公式 式中塔顶与塔底平均温度下的相对挥发度； 塔顶与塔底的平均温度下的液相黏度；塔顶与塔底平均温度下的黏度（1）精馏段已知：，所以： （2）提溜段已知：，所以：，故：全塔所需实际塔板数：3塔径初选与计算表11 乙醇水气、液平衡组成与温度关系沸点t/乙醇分子/%（液相）乙醇分子/%（气相）沸点t/乙醇分子/%（液相）乙醇分子/%（气相）10099.999.899.799.599.29998.7597.6495.895.591.389.087.986.785.385.284.183.7582.782.382.300.0040.040.050.120.2
7、30.310.390.791.611.904.167.217.419.6612.3812.6416.6117.4123.3725.7526.0800.0530.510.771.572.903.725458.7616.3417.0029.9238.9139.6143.7547.0447.4950.8951.6754.4555.7455.808281.581.380.780.680.179.8579.879.779.579.379.278.9578.7578.7478.678.478.2778.278.1578.1527.332.7333.2439.6542.0948.9252.6850.7951
8、.9861.0257.3265.6468.9272.3674.7275.9979.8283.8785.9789.4189.4356.4459.2658.7861.2262.2264.7066.2865.6465.9970.2968.4172.7174.6976.9378.1579.2681.8384.9186.4089.4189.433.1 物性数据3.1.1 定性温度：利用表11中数据由拉格朗日插值可求得、： ： ： 精馏段平均温度： 提溜段温度： 3.1.2 气相和液相平均摩尔量精馏段，=80.21液相组成:： =47.78%气相组成： =64.69%所以 = = 提溜段 液相组成： =5
9、.50%气相组成： 所以 3.1.3 液相轻组分质量分率与气相和液相平均密度精馏段液相轻组分质量分率与提馏段液相清组分：气相和液相的平均密度：精馏段气相和液相的密度表12 不同温度下乙醇和水的密度温度/温度/808590735730724971.8968.6965.385100720716961.85958.4求得与下的乙醇和水的密度。 ， ， 同理：， ，在精馏段：液相密度气相密度：在提溜段：液相密度气相密度：3.1.4 气相和液相体积流量因为泡点进料，根据y-x曲线图知： 取 提溜段 已知： 则有质量流量：体积流量： 提溜段：因本设计为饱和液体进料，所以q=1。 已知： 则有质量流量： 体
10、积流量： 3.1.5 混合液体液表面张力不同温度下乙醇和水的表面张力见表13。二元有机物水溶液表面张力可用下列各式计算。 式中下角标,s、o、w分别代表水、有机物及表面部分，、指主体部分的分子数， 、为主体部分分子体公式：表13 乙醇和水不同温度下的表面张力温度/708090100乙醇表面张力1817.1516.215.2水表面张力/64.362.660.758.8精馏段 乙醇表面张力：， 水表面张力：， 因为，所以 联立方程组：, 代入求得： 提馏段 ， 乙醇表面张力：， 水表面张力：， 因为，所以联立方程组： 代入求得： 3.1.6 混合液的黏度 ，查表得： ，查表得： 精馏段黏度： 提溜
11、段黏度： 3.1.7 相对挥发度精馏段挥发度：由 ，得：，所以提溜段挥发度：由， ，3.2 选取板间距 HT取板间距：3.3 液泛气速umax 和气速u （1）精馏段由u=(0.60.8) , =c,式中C可由史密斯关联图查出：横坐标数值： 取板间距：查图可知： （2）提溜段横坐标数值：取板间距：差图可知： 3. 4 降液管型式与堰长 lw，计算塔径 D3.4.1 降液管型式：单流型3.4.2 堰长 lw设：3.4.3塔径 D 精馏段： 圆整：横截面积： 提馏段： 圆整： 横截面积：3.5 塔板详细设计3.5.1 溢流堰的型式和高度 hw出口堰高：本设计采用平直堰，堰上液高 按下式计算： ,取精馏段: 提溜段: 3.5.2 降液管和受液盘的结构及有关尺寸（1）降液管的横截面和宽度查图得： （2）降液管底隙高度精馏段：取降液管的底隙的流速：提溜段： 3.6塔板布置鼓泡区的面积： 取，由查图知： 筛孔按正三角形排列，取孔径， 3.7 塔板校核3.7.1 降液管液泛取板厚度， 查图8-20确定子流系数故气体的动能因子：查表8-19确定充气系数液体通过降塔板的压降液柱液体通过降夜管
