乙醇-水溶液连续精馏塔设计全套.doc

《化工原理》课程设计任务书 一、设计题目 乙醇-水溶液连续板式精馏塔设计。 二、任务要求 1、设计一连续板式精馏塔一分离乙醇和水，具体工艺参数如下： (1)原料乙醇含量：质量分率=29% (2)原料处理量：质量流量=10.8t/h (3)摩尔分率Xd=0.82;Xw=0.02 2、工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝，泡点进料，泡点回流，R=（1.2～2） 图1：精馏装置流程示意图 第三章 塔的工艺计算 3.1查阅文献，整理有关物性数据 （1）水和乙醇的物理性质 表3—1：水和乙醇的物理性质 名称 分子式 相对分子质量 密度　 20℃ 沸 点 101.33kPa ℃ 比热容 (20℃) Kg/(kg.℃) 黏度 (20℃) mPa.s 导热系数 (20℃) /(m.℃) 表面 张力 (20℃) N/m 水 18.02 998 100 4.183 1.005 0.599 72.8 乙醇 46.07 789 78.3 2.39 1.15 0.172 22.8 （2）常压下乙醇和水的气液平衡数据，见表3—2 表3—2 乙醇—水系统t—x—y数据 沸点t/℃ 乙醇摩尔数/% 沸点t/℃ 乙醇摩尔数/% 气相 液相 气相 液相 99.9 0.004 0.053 82 27.3 56.44 99.8 0.04 0.51 81.3 33.24 58.78 99.7 0.05 0.77 80.6 42.09 62.22 99.5 0.12 1.57 80.1 48.92 64.70 99.2 0.23 2.90 79.85 52.68 66.28 99.0 0.31 3.725 79.5 61.02 70.29 98.75 0.39 4.51 79.2 65.64 72.71 97.65 0.79 8.76 78.95 68.92 74.69 95.8 1.61 16.34 78.75 72.36 76.93 91.3 4.16 29.92 78.6 75.99 79.26 87.9 7.41 39.16 78.4 79.82 81.83 85.2 12.64 47.49 78.27 83.87 84.91 83.75 17.41 51.67 78.2 85.97 86.40 82.3 25.75 55.74 78.15 89.41 89.41 乙醇相对分子质量：46；水相对分子质量：18 3.1.1进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 3.1.2平均摩尔质量 M=0.13846+（1-0.138）18=21.86 kg/kmol M= 0.8246+ (1-0.82) 18=40.96kg/kmol M=0.0246+（1-0.02）18=18.56kg/kmol 3.2全塔物料衡算 总物料衡算 D+W=F+S （1） 易挥发组分物料衡算 F = D + WχW （2） 恒摩尔流假设 S=V=(R+1)D (3） 通过 由RMIN专用计算程序知 Rmin=1.082 由工艺条件决定R=1.85Rmin=1.081.85=2 F=10.810/21.86=494.1kmol/h 联立上式（1）、（2）、(3)得： S=203.4kmol/h W=629.7kmol/h D=67.8kmol/h 3.3塔板数的确定 3.3.1理论塔板数的求取 根据乙醇——水气液平衡表1-6，作图 图2：乙醇——水气液平衡图 由图可知总理论板数为15，第十三块板为进料板，精馏段理论板数为12，提留段理论板数为3（包括蒸馏釜） 3.3.2全塔效率的估算 用奥康奈尔法()对全塔效率进行估算： 根据乙醇~水体系的相平衡数据可以查得： (塔顶第一块板) (加料板) (塔底) 由相平衡方程式可得 因此可以求得： 全塔的相对平均挥发度： 精馏段： 提馏段： 全塔的平均温度： 精馏段： 提馏段： 在81.7时，根据上图知对应的X=0.297，由《化工原理》课本附录十一（水在不同温度下的黏度表）查得，由附录十二（液体黏度共线图）查得（图中，乙醇的X=