发布时间 : 星期日 文章分离乙醇—水板式精馏塔项目设计方案更新完毕开始阅读
底混合物的沸点，以上计算结果见表
表1 原料液、馏出液与釜残液的流量与温度 名称 原料液(F) 馏出液(D) 釜残液(W) G/% 35 93 0.5 x(摩尔分数) 0.1740 0.8386 0.001962 摩尔质量kg/kmol 27.84 41.534 18.08 沸点温度t/℃ 84 78.3 99.9 4.2最小回流比Rmin和操作回流比R的确定
回流是保证精馏塔连续稳定操作的必要条件之一，且回流比是影响精馏操作费用和投资费用的重要因素。对于一定的分离任务而言，应选择适宜的回流比。
适宜的回流比应该通过经济核算来确定，即操作费用和设备折旧费用之和为最低时的回流比为最适宜的回流比。
N Rm R适宜
R
图2 理论板和回流比关系图
确定回流比的方法为：先求出最小回流比Rmin，根据经验取操作回流比为最小回流比的1.1－2.0倍，为了节能,回流比倾向于取较小的值，有人建议取Rmin的1.1~1.5倍。考虑到原始数据和设计
任
《化工原理》修订版下册，夏清编
务，本方案取1.4，即：R＝1.4Rmin；求最小回流比的方法有作图法和解析法，本设计使用作图法。根据附录表2乙醇~水溶液体系的平衡数据在坐标纸上绘出平衡曲线，并画出对角线。
表2 乙醇~水溶液体系的平衡数据
液相中乙醇汽相中乙醇液相中乙醇汽相中乙醇的含量(摩尔的含量(摩尔的含量(摩尔的含量(摩尔分数) 分数) 分数) 分数) 0.0 0.0 0.40 0.614 0.004 0.053 0.45 0.635 0.01 0.11 0.50 0.657 0.02 0.175 0.55 0.678 0.04 0.273 0.60 0.698 0.06 0.34 0.65 0.725 0.08 0.392 0.70 0.755 0.10 0.43 0.75 0.785 0.14 0.482 0.80 0.82 0.18 0.513 0.85 0.855 0.20 0.525 0.894 0.894 0.25 0.551 0.90 0.898 0.30 0.575 0.95 0.942 0.35 0.595 1.0 1.0 某些不正常曲线，具有下凹的部分。当操作线与q线的交点尚未落到平衡线上之前，操作线已与平衡线相切。对于此种情况下Rmin的求法是由点(xd，xd)向平衡线做切线，再由切线的斜率或截距求Rmin。由于乙醇~水溶液平衡曲线属于不平衡曲线，因此，过 点d（0.8386，0.8386）向平衡曲线做切线，读出与Y轴的交点为（0，0.298），如附图3所示，然后由下式进行计算：
Rmin0.8386?0.298R1?min?0.8386?0Rmin?1.814
R?1.4Rmin?2.544.3操作线的确定 4.3.1精馏段操作曲线方程
xD0.R?1?83862.54?1?0.237
RR?1?2.542.54?1?0.7175精馏段操作线方程：y?0.237x?0.7175
4.3.2提馏段操作曲线方程
?R?LD ?L?RD?2.54?51.29?130.28Kmol/h
V?L?D?130.28?51.29?182.57Kmol/h?q?1
?V?V?182.57Kmol/h
L?L?qF?130.28?249.44?379.72Kmol/h
提馏段操作线方程:
y?LVx?W379.72198.15DxW?182.57x?51.29?0.001962?2.08x?0.00758
《化工原理》修订版下册，夏清编
4.4确定理论板层数NT
理论板层数的计算方法有图解法、逐板计算法和简捷法。本设计方案中使用图解法，由于精馏段和提馏段操作曲线方程的确定， 可在平衡曲线上做阶梯，所画出的阶梯数就是所需理论板层数N（包T含再沸器）。如附图3所示
由图可知N，
T=16，精馏段塔板层数NT=13
4.5确定全塔效率ET和实际塔板层数NP
塔板总效率与物系性质、塔板结构及操作条件都有密切的关系，由于影响因素很多，目前尚无精确的计算方法。目前，塔板效率的估算方法大体分为两类。一类是较全面的考虑各种传质和流体力学因素的影响，从点效率出发，逐步计算出全塔效率；另一类是简化的经验计算法。奥康奈尔（O，connell）方法目前被认为是较好的简易方法。对于精馏塔，奥康奈尔法将总板效率对液相黏度与相对挥发度的乘积进行关联，表达式如下：
E?0.245T?0.49(??L)
对于多组分系统μL可按下式计算，即
?L??xi?Li
?Li——液相任意组分i的黏度，mPa·s；
xi——液相中任意组分i的摩尔分数。
4.5.1相对挥发度
由附表1乙醇~水溶液平衡曲线查得yD=0.849，yF=0.51，yW=0.02158
塔顶相对挥发度
?yxD?DBx?0.849(1?0.849).8386(1?0.8386)?1.08213 DyB0
《常用化工单元设备设计》第二版，功样编