分离乙醇—水混合液的筛板精馏塔设.doc

目录
1
塔型的选择 1
设计条件的选择 1
物料衡算 1
相平衡关系 1
塔板数的确定 1
确定进料热状态 1
求最小回流比 Rmin 2
选择回流比 R 2
求取理论板数NT 2
灵敏板的确定 2
确定实际板数N 2
塔板的设计(只设计精馏段) 2
塔径初选与计算 3
塔板详细设计 4
负荷性能图 4
2 板塔的工艺设计 5
:板式塔 5
5
5
6
6
确定进料热状态 6
求最小回流比 Rmin 6
选择回流比 R 6
7
7
确定实际板数N 8
9
物性数据 10
定性温度: 10
气相和液相平均摩尔量 10
液相轻组分质量分率与气相和液相平均密度 11
气相和液相体积流量 12
混合液体液表面张力 13
混合液的黏度 15
相对挥发度 16
选取板间距 HT 16
液泛气速umax 和气速u 16
3. 4 降液管型式与堰长 lw,计算塔径 D 17
降液管型式:单流型 17
堰长 lw 17
D 17
塔板详细设计 17
溢流堰的型式和高度 hw 17
降液管和受液盘的结构及有关尺寸 18
18
塔板校核 19
降液管液泛 19
降夜管内停留时间 20
液沫夹 20
漏液克服液面表面张力的作用引起的压降 20
负荷性能图 21
气体流量的流体力学上下线 21
附图1 24
附图2 25
参考文献 26


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) 图作y ~ x图见附图1。

确定进料热状态
泡点进料:
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:

选择回流比 R
取

①精馏段挥发度:由,得:
, 所以
②提溜段挥发度:由,得:
, 所以

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x—y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,已与平衡线相切,如图(图1—4):
,,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。
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α—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:

表1—1 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)
100