发布时间 : 星期二 文章乙醇-水精馏塔化工设计9更新完毕开始阅读
?M?V1?y1M?x1MA?(1?y1)M?(1?x1)MB?0.5783?46.07?(1?0.5783)?18.02?34.24kg/kmol?0.3157?46.07?(1?0.3157)?18.02?26.86kg/kmolML1AB 提馏段：
?M?V2?y2M?x2MA?(1?y2)M?(1?x2)MB?0.2716?46.07?(1?0.2716)?18.02?25.64kg/kmol?0.0436?46.07?(1?0.0436)?18.02?19.24kg/kmolML2AB
4.4 平均密度
? 用下式计算密度，混合液密度：?1?L?aA?A?aB?B 混合气密度：?V?T0PM22.4TP0。
其中：a为质量分数，M为平均相对分子质量
不同温度下乙醇和水的密度如下表(?A表示乙醇，?B表示水) 温度/ oC 80 85 90 ??A/kg/m 735 730 724 ?33?B/kg/m 温度/ oC 95 100 3?A/kg/m 3?B/kg/m 971.8 968.6 720 716 961.85 958.4 965.3 表四：不同温度下乙醇和水的密度 求t1?81.64oC ，t2?92.487oC下乙醇和水的平均密度：
?C，t1?81.64o
85?80730?73585?80?81.64?80?A?735?3
? ?A=733.39 kg/m
81.64?80968.6?971.8??B?971.8 ? ?B=970.75 kg/m3
同理：t2?92.487oC ，?'A?722.01 kg/m3 ?'B?963.58kg/m3 精馏段：aA?0.3157?46.07/(0.3157?46.07?0.6843?18.02)?0.5412 液相：
1?aA?aB?L1?A?B?=
0.5412733.39?1?0.5412970.75 ? ?L1=826.04 kg/m3
汽相：?V1?T0PM22.4TP0=
273.15?34.2422.4?(273.15?81.64)?1.177 kg/m
3
提馏段：a'A?0.0436?46.07/(0.0436?46.07?0.9537?18.02)?0.1046
液相
1?'L1?a'A?'A??a'B?'B=
0.1046722.01?0.8954963.75 ??'L1=931.18kg/m
3
气相 ?V2?T0PM22.4TP0=
273.15?25.6422.4?(273.15?92.487)?0.855kg/m
3
4.5混合液体表面张力
二元有机物－水溶液表面张力可用下列各式计算：?m式中：?w?xwVwxwVw?x0V01/4??sw?w1/4??so?oxs0V0Vs21/4
，?0?x0V0x0V0?xwVw2/3 ，?sw?xswVwVs， ?s0?
B?lg?wq?0q?V ，Q?0.441?(00Tq??wV2/3w) ，A?lg?sw?so
A?B?Q， ?sw??s0?1
式中：下角标w，o，s分别代表水、有机物及表面部分，xo，xw分别表示主体部分的分子含量，Vw，Vo指主体部分的摩尔分子体积，?w，?o为水、有机物的表面张力，对乙醇q=2。
乙醇、水的表面张力和温度的关系如下表
温度/oC 乙醇的表面张力/ mN/m2 水的表面张力/ mN/m2 70 18 64.3 80 17.15 62.6 90 16.2 60.7 100 15.2 58.8 表五：不同温度下乙醇、水的表面张力
?4.5.1 精馏段：t1?81.64oC
Vw=
MB?L1=
18.02826.04=21.81cm3/mol，Vo?90?8016.2?17.1590?80MA?V1=46.07/1.177=39.14cm3/mol。
乙醇的表面张力：?81.64?80?A?17.15-22
? ?A=16.99×10N/m
水的表面张力：
60.7?62.62?81.64?80?B?62.6-22
? ?B=62.29×10N/m
?w?02=
(xwVw)xoVo(xoVo?xwVw)
?[(1?0.3157)?21.81]20.3157?39.14?(0.3157?39.14?(1?0.3157)?21.81)=0.661
B?lg?wq?0=lg0.661= -0.180
2/3q?VQ?0.441?(00Tq??wV2/3w)
=0.441?2273.15?81.64(16.99?39.1422?62.29?21.812/3)= -0.965
A?B?Q= -0.180+(-0.9650)= -1.145 即 A?lg?sw?so2= -1.145，?sw??s0?1
连解可以得到：?sw?0.234， ?so?0.766 带入?m? ?m1/4??sw?w1/4??so?o2
1/4=0.234×62.29+0.766×16.99
1/41/4
?23.965×10N/m
?-2
4.5.2 提馏段：t2?92.487oC
V'w=
MB?L2=
18.02931.18=19.35 cm3/mol， V'o?MA?V2=46.07/0.855=53.88 cm3/mol
乙醇表面张力：
90?10016.2?15.290?10060.7?58.82?92.487?90?'A?16.292.487?90 ? ?'A=15.95×10-2N/m2
水的表面张力：??'B?60.7
-22
? ?B=60.23×10N/m
?'w2?'0=
(x'wV'w)x'oV'o(x'oV'o?x'wV'w) ?[(1?0.0436)?19.35]20.0436?53.88?(0.0436?53.88?(1?0.0436)?19.35)=6.99
B'?lg?'wq?'0=lg6.99=0.8444
2/3q?'0V'0Q'?0.441?(T'q??'wV'w2/3)
=0.441?2273.15?92.487(15.95?53.8822/3?60.23?19.3522/3)= -0.7727
A'?B'?Q'=0.8444-0.7727=0.0717 即 A'?lg?'sw?'so＝0.0717，?'sw??'s0?1
连解可以得到：?'sw?0.646， ?'so?0.354 带入?'m1/4??'sw?'w1/4??'so?'o2
1/4=0.646×60.231/4+0.354×15.951/4
? ?'m?39.51×10N/m
-2
4.6 液体黏度
4.6.1 塔顶：tD=78.21 oC 、xD=0.8579，查图，可查得在改温度下，乙醇和水的粘度分别为：?A?0.48mPa.s，?B?0.33mPa.s
?D?xD?A?(1?xD)?A?0.8579?0.48?0.1421?0.33?0.4587mPa.s
tW?99.905oxW=0.0004，4.6.2 塔釡：C 、同（a）可得?A?0.35mPa.s，?B?0.27mPa.s
?W?xW?A?(1?xW)?A?0.0004?0.35?0.9996?0.27?0.2700mPa.s
4.6.3 精馏段平均黏度
由前面计算可知精馏段平均液相组成x1?0.3157，查图可知平均温度下，乙醇和水的粘度分别为：?A?0.46mPa.s，?B?0.36mPa.s 精馏段平均粘度：
?1??A?x1?(1?x1)??B?0.46?0.3157?(1?0.3157)?0.36?0.3916mPa.s
4.6.4 提馏段平均黏度
由前面计算可知提馏段平均液相组成x2?0.0436，查图可知平均温度下，乙醇和水的粘度分别为：?'A?0.38mPa.s ?'B?0.30mPa.s。 提馏段平均粘度：
?2?x2??'A?(1?x2)??'B?0.0436?0.38?(1?0.0436)?0.30?0.3035mPa.s
全塔平均粘度：?m?4.6.5
?1??22?0.3916?0.30352?0.3475mPa.s
塔的物性数据列