酒精蒸馏甲醇塔理论塔板数的确定.doc

酒精蒸馏甲醇塔理论塔板数的确定 ③ 酿酒 NIANCJIU 2OOO年第3期(总第138期) No.320∞咐138 -2一别 酒精蒸馏甲醇塔理论塔板数的确定 .三墨壹 f山东轻工业学院,山东济南z~olao) TS22,2 0占弓 摘要:介绍了酒精蒸馏甲醇塔理论塔板敷的确定方法,井根据甲醇塔工况特点.不但祝为恒 摩尔汽化恒摩尔田流,还可视为恒质量汽化恒质量曰流,或恒体积汽化恒体积回流.利用这 一 特点,在设计过程中,进,出口茂塔顶甲醇舍量不必要换算成摩尔分敷,直接用g/100~i 或ms/ks计算,其姑果相同,但计算大为简 关键词:塑堕垂塑;里壁垫璺堕堡璺敷 便. ,r算云i逐极计算 中田分类号:”I3文献标识码:A立囊鳙号:IIZI2一I~110c20130)∞一0盯8～ 生产优级食用酒精或高纯度酒精.在燕馏工艺设计中甲醇塔是不可缺少的,甲醇塔的主要作用就 是将甲醇与乙醇的分离,也有的称脱甲illilf.就甲illilli~H-,笔者在文献[作了圊流比的确定,本文 再对理论塔板数的确定及工况特点作如下讨论. 1甲醇塔的工况特点 甲醇塔工况如图1所示, 塔中进料F,塔顶取出吉甲醇馏分P,塔底 取成品酒精w,xn,分别为进料,塔顶, 塔底甲醇吉量.进料酒精浓度一般≥95%(v), 甲醇古量lt;0.15g/1(X3ml,在蒸馏过程中塔瑛与塔 底酒精浓度变化不太,这种情况,不仅视为恒摩 尔汽化恒摩尔回流,还可视为恒质量汽化恒质量 回流,或恒体积汽化恒体积周流.基于这一特 点,在设计计算中,甲醇音量可直接甩生产中常 用的昏/J∞或n吕,kg进行计算.无希变成摩尔 分数.对特殊问题采用特殊办法处理.使计算太 为简便.圈1 冒 x- 另外,甲醇汽液平衡关系(Y=kx),其平衡常数K司视为恒值a 2甲醇塔理论塔板敲的确定 甲醇塔理论塔板散可采用三种方法求取.逐板计算;解析计算;图解计算.这三种方法都 依据甲醇汽液平衡关系和操作线方程 平衡关系式:=kx(1) 精馏操作线方程: =)(n+(2) 提馏操作线方程(沸点进料): =一㈤ 夸:=i= 斯: 景;=一 收藕日期:1999—11—28 2000年第3期(总第138期) No.32D00To1.138 酿酒 ANGJIU?79? 分别为精馏操作线方程的斜率和截距;aT,br分别为提馏操作钱方程的斜率和截距. 利用物料衡算: F:P+W;F=Px.+vex. 可进一步导出: 钉: 盟;br=一 将(2)式(3)式写成简式如下: +】=a|I+b凸 +】=卸+b| 2.I遥板计算 (—)/(xF一)一I] R+1 (4) (5) 2.I1精馏段逐板计算 自塔顶向下交替使用(I)式,(4)式进行逐扳计算: 第一块板yl=)c=n/k;第二块板y2=a.Xl+=y2/k 依次计算到+】,为进入第一块板上的液相甲醇含量,xl是离开第一块板(或说进入第二块 板)的液相甲醇含量.如果计算结果恰好=xr,则表明精馏段理论塔扳散恰好为n块.如果gt; xF,+llt;xF,精馏段理论塔板散应为: n+(块) 2.1.2提馏段逐板计算 进料扳为提馏段的第一块塔扳,利用(1)式,(5)式交替计算: 第一块扳yl=aT+br:n/k 第二块扳y2:a.rX~+br=y2/k 依次计算.如果计算结果恰好=,表明提馏段理论塔板散恰好为n块,如果gt;,lt; +】,此时,提馏段理论塔扳散应为: n+l二(块) 全塔理论塔板数是精馏段与提馏段理论板散之和. 2.2解析计算 依据汽液平衡关系和操作线方程(4)式,(5)式.利用轴移法J推导出: 精馏段理论塔扳散解析汁算式: Lk In[K(一)/(一)_ —————厂——一 提馏段理论塔扳散解析计算式: lr.[(一)/(Xr-Z-~)] —————厂——一 式中符号同前所示. 全塔理论塔扳散:N=It+I1|(块) 2.3图解计算J 图解计算和运扳计算及解析计算一样,都是应用汽液平衡关系和操作线方程,只是把平衡关系和 操作线方程式描绘在,一x图上.使数学运算简化为图解过程.三者并无本质区别,只是形式不同而 已,限于篇幅不再作详细讨论 3计算举例 以文献-】计算示俩的散据计算. 进料甲醇含量为0.25~/100mi,底部出料甲醇含量为0.02~/~00mi,塔顶甲醇含量是进料甲醇含量 80 酿酒 AGL 2000年第3期(总第138期 No.3200OTo[138 的6倍,沸点进料,平衡常数k:i.605,取R:I.4Rmin. 3.i退板计算 最小回流比:R一筹:沸点进料xq::025yq: 6xr:I.5 经计算:R:7.264; 精馏操作线方程:Y+ 提馏操作线方程:yn+ 3.i.I精馏段逐板计算 R=i4R:=【O【7 09l047+0