乙醇水连续精馏塔的设计
乙醇水连续浮阀式精馏塔的设计.doc
化工原理课程设计任务书一设计题目：乙醇－水连续浮阀式精馏塔的设计二任务要求设计一连续筛板浮阀精馏塔以分乙醇和水具体工艺参数如下：原料加料量 F＝100kmol/h＝273进料组成 xF馏出液组成 x＝0.831D＝0.012釜液组成 xw塔顶压力 p＝100kpa单板压降≤0.7 kPa2 工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝器，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流。
三主要设计内容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高4、设计结果汇总5、工艺流程图及精馏塔工艺条件图目录3.3.3.204参考文献 (30)摘要本设计是以乙醇――水物系为设计物系，以浮阀塔为精馏设备分离乙醇和水。
浮阀塔是化工生产中主要的气液传质设备，此设计针对二元物系乙醇－－水的精馏问题进行分析，选取，计算，核算，绘图等，是较完整的精馏设计过程。
通过逐板计算得出理论板数为16块，回流比为3.531,算出塔效率为0.518，实际板数为32块，进料位置为第11块，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1米，有效塔高13.6米，浮阀数（提馏段每块76）。
通过浮阀塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。
本次设计过程正常，操作合适。
关键词：乙醇、水、二元精馏、浮阀连续精馏精馏塔、提馏段第1章前言1.1精馏原理及其在化工生产上的应用实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。
对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。
精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。
精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。
1.2精馏塔对塔设备的要求精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。
常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下：一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。
化工原理乙醇精馏塔设计
目录乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 (2)前言 (4)精馏塔优化设计计算 (5)一精馏流程的确定 (5)二塔的物料衡算 (5)三塔板数的确定 (7)四、塔的工艺条件及物性数据计算 (10)五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (13)六、塔板主要工艺尺寸的计算 (14)七、塔版流体力学验算 (17)浮阀塔板工艺设计计算结果 (22)心得体会 (23)参考文献 (24)精馏塔优化设计任务书一、设计题目乙醇—水溶液连续精馏塔优化设计二、设计条件1．处理量：17500 （吨/年）2．料液浓度： 35 （wt%）3．产品浓度： 93 （wt%）4．易挥发组分回收率： 99%5．每年实际生产时间：7200小时/年6. 操作条件：①间接蒸汽加热；②塔顶压强：101.3kpa（绝对压强）③进料热状况：泡点进料；三、设计任务a) 流程的确定与说明；b) 塔板和塔径计算；c) 塔盘结构设计i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图；ii. 流体力学验算；iii. 塔板负荷性能图。
d) 其它i. 加热蒸汽消耗量；ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量e) 有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图，编写设计说明书。
乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计（南华大学化学化工学院，湖南衡阳 421001）摘要：设计一座连续浮阀塔，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主要尺寸的计算，工艺设计和附属设备结果选型设计，完成对乙醇-水精馏工艺流程和主体设备设计。
关键词：精馏塔浮阀塔精馏塔的附属设备（Department of Chemistry,University of South China,Hengyang 421001）Abstract: The design of a continuous distillation valve column, in the material, product requirements and the main physical parameters and to determine the size, process design and selection of equipment and design results, completion of the ethanol-water distillation process and equipment design theme.Keywords: rectification column, valve tower, accessory equipment of the rectification column.前言精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。
乙醇和水的精馏塔设计
乙醇和水的精馏塔设计精馏是一种分离液体混合物中组分的常用方法，可通过蒸馏分离甲醇和水的混合物。
对于乙醇和水的精馏塔设计，需要考虑一系列参数和流程，包括进料组成、操作压力、图形塔塔板、冷凝器设计、降低能量消耗等。
以下是一个基本的乙醇和水的精馏塔设计方案。
1.塔板设计在乙醇和水的精馏塔设计中，决定了塔板数的重要参数是所需的乙醇纯度。
一般来说，纯度要求越高，所需的塔板数就越多。
可使用的常用塔板设计方法有McCabe-Thiele方法和Ponchon-Savarit方法。
2.冷凝器设计冷凝器用于冷凝乙醇蒸汽，使其凝结成液体后下降到下部分的收集器中。
冷凝器设计需要考虑的重要参数包括进料温度、出料温度、乙醇和水的蒸汽压力和流量等。
一般来说，选择多管冷凝器比单管冷凝器更适合于高效的冷凝过程。
3.降低能量消耗乙醇和水的精馏过程中，能量消耗是一个重要的考虑因素。
为了降低能量消耗，可以引入热回收系统，如热交换器，将高温的废气中的热能回收使用。
此外，也可以考虑采用较低的操作压力，通过降低汽化温度来减少所需的加热能量。
4.控制塔板温度在乙醇和水的精馏塔设计中，控制各个塔板的温度非常重要，以确保塔板能够正常工作。
一种常见的温度控制方法是在塔板上设置温度传感器，并通过自动化控制系统调节冷凝器的冷却剂流量来控制塔板温度。
5.回流比的选择回流比是决定乙醇和水精馏塔效率的重要因素。
回流比的选择应根据塔板的数量、损失和乙醇纯度等因素来合理决定。
一般来说，较高的回流比可以提高纯度，但同时也会增加能源消耗。
6.热平衡以上是一个基本的乙醇和水的精馏塔设计方案。
根据实际情况和具体需求，还需要根据实际的进料组成、产量、纯度和环境要求等因素进行调整。
化工原理课程设计 乙醇-水精馏塔设计
大连民族学院化工原理课程设计说明书题目: 乙醇-水连续精馏塔的设计设计人: 1104系别：生物工程班级：生物工程121班指导教师: 老师设计日期：2014 年10 月21 日～11月3日温馨提示:本设计有一小部分计算存在错误，但步骤应该没问题化工原理课程设计任务书一、设计题目乙醇—水精馏塔的设计。
二、设计任务及操作条件1.进精馏塔的料液含乙醇30％（质量)，其余为水。
2.产品的乙醇含量不得低于92。
5%(质量）。
3。
残液中乙醇含量不得高于0.1%（质量）.4.处理量为17500t/a，年生产时间为7200h。
5.操作条件（1）精馏塔顶端压强 4kPa（表压）。
（2）进料热状态泡点进料。
(3）回流比R=2R min。
（4）加热蒸汽低压蒸汽.（5）单板压降≯0。
7kPa.三、设备型式设备型式为筛板塔。
四、厂址厂址为大连地区。
五、设计内容1.设计方案的确定及流程说明2.塔的工艺计算3.塔和塔板主要工艺尺寸的设计（1)塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定。
（2）塔板的流体力学验算.(3）塔板的负荷性能图。
4.设计结果概要或设计一览表5.辅助设备选型与计算6。
生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图7.对本设计的评述或有关问题的分析讨论目录前言 (1)第一章概述 (1)1。
1塔型选择 (1)1.2操作压强选择 (1)1.3进料热状态选择 (1)1。
4加热方式 (2)1。
5回流比的选择 (2)1.6精馏流程的确定 (2)第二章主要基础数据 (2)2。
1水和乙醇的物理性质 (2)2.2常压下乙醇—水的气液平衡数据 (3)2。
3 A,B，C—Antoine常数 (4)第三章设计计算 (4)3.1塔的物料衡算 (4)3.1。
1 料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分率 (4)3.1.2 平均分子量 (4)3。
1。
3 物料衡算 (4)3。
2塔板数的确定 (4)的求取 (4)3。
2。
1 理论塔板数NT3.2。
2 全塔效率E的求取 (5)T3.2.3 实际塔板数N (6)3。
乙醇---水连续精馏塔的设计化工原理设计
化工原理课程设计说明书设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计设计人员：所在班级：2010级化学工程与工艺成绩：指导老师：日期：化工原理课程设计任务书一、设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件（1）进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，下同），其余为水；（2）产品的乙醇含量不得低于90％；（3）塔顶易挥发组分回收率为99％；（4）生产能力为50000吨/年90％的乙醇产品；（5）每年按330天计，每天24小时连续运行。
（6）操作条件a）塔顶压强 4kPa （表压）b）进料热状态自选c）回流比自选d）加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选）e）单板压降 kPa。
三、设备形式：筛板塔或浮阀塔四、设计内容：1、设计说明书的内容1）精馏塔的物料衡算；2）塔板数的确定；3）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；4）精馏塔的塔体工艺尺寸计算；5）塔板主要工艺尺寸的计算；6）塔板的流体力学验算；7）塔板负荷性能图；8）精馏塔接管尺寸计算；9）对设计过程的评述和有关问题的讨论；2、设计图纸要求；1）绘制生产工艺流程图（A2 号图纸）；2）绘制精馏塔设计条件图（A2 号图纸）；五、设计基础数据：1.常压下乙醇---水体系的t-x-y 数据；2.乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。
一、设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件：进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于90％；塔顶易挥发组分回收率为99％，生产能力为50000吨/年90％的乙醇产品；每年按330天计，每天24小时连续运行。
塔顶压强 4kPa （表压）进料热状态自选回流比自选加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选）单板压降≤0.7kPa。
三、设备形式：筛板塔四、设计内容：1）精馏塔的物料衡算：原料乙醇的组成 xF＝＝0.1740原料乙醇组成 xD0.7788塔顶易挥发组分回收率90％平均摩尔质量 MF =由于生产能力50000吨／年，.则 qn，F所以，qn，D2）塔板数的确定：甲醇—水属非理想体系，但可采用逐板计算求理论板数,本设计中理论塔板数的计算采用图解法。
化工原理课程设计_乙醇-水连续浮阀精馏塔的设计 (1)
第一章：塔板的工艺设计一、精馏塔全塔物料衡算F:进料量（kmol/s ） F x :原料组成（摩尔分数，同下） D:塔顶产品流量（kmol/s ） D x :塔顶组成 W:塔底残液流量（kmol/s ） ：W x 塔底组成原料乙醇组成：%91.8%10018/8046/2046/20x =⨯+=F塔顶组成：%98.85%10018/646/9446/94=⨯+=D x塔底组成：%12.0%10018/7.9946/3.046/3.0=⨯+=W x进料量：F=25万吨/年=4706.036002430010182.01462.0102543=⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯⨯（kmol/s ） 物料衡算式为：F=D+W Fx F =Dx D +W W x 联立带入求解：D=0.0482 kmol/s W=0.4424 kmol/s二、常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系1. 温度利用表中数据由差值法可求得t F 、t D 、t W①t F :21.791.80.89t 66.921.77.860.89F --=--, t F =87.41 ℃②t D :72.7498.8541.78t 72.7443.8941.7815.78--=--D ， t D =78.21 ℃③t W ：12.0100t 90.105.95100W --=--， t W =99.72 ℃ ④精馏段的平均温度：81.82221.7841.872t t t 1=+=+=F D ℃ ⑤提馏段的平均温度：57.93272.9941.872t t t 2=+=+=F W ℃ 2. 密度已知：混合液密度：B B A A Lραραρ+=1(α为质量分数，M 为平均相对分子质量) 混合气密度：004.22TP MP T V =ρ塔顶温度：t D =78.21 ℃ 气相组成43.8910015.7821.7843.8915.7815.7841.78y --=--D D y ：， %88.86=D y进料温度：t F =87.41℃ 气相组成FF y 10091.3841.870.8975.4391.387.860.89y --=--：， %26.42y =F塔底温度：t W =99.72℃气相组成WW y 100072.991000.1705.95100y --=--：， W y =1.06%⑴ 精馏段液相组成1x ：1x =2x x FD +, %445.47x 1= 气相组成2y y y y 11FD +=：, %545.64y 1= 所以 286.31)4745.01(184745.0461=-⨯+⨯=L M kg/mol 074.36)6455.01(186455.0462=-⨯+⨯=L M kg/mol三、理论塔板的计算理论板：指离开此板的气液两相平衡，而且上液相组成均匀。
乙醇水溶液连续精馏塔的设计
目录绪论----------------------------------------------------------------------------------------------1第一章精馏原理及化工上的应用------------------------------------ 2第二章设计方案的确定及流程说明---------------------------------- -42.1塔型选择------------------------------------------------------------------------------42.2操作流程-----------------------------------------------------------------------------5第三章塔的工艺计算 (6)3.1整理有关数据 (6)3.2理论塔板数的确定 (6)3.3全塔物料衡算 (6)3.4进料板组成 (7)3.5全塔总效率的估算和实际塔板的求取第四章塔的工艺条件及物性计算 (10)4.1平均温度 (10)4.2操作压强 (11)4.3平均摩尔质量 (11)4.4平均密度 (12)4.5平均粘度的计算 (14)4.6相对挥发度的计算 (15)4.7表面张力的计算 (15)4.8气液相质量流量和体积流量的计算 (16)4.9塔径的计算 (18)第五章塔板主要工艺尺寸的计算 (19)5.1 溢流装置 (19)5.2 浮阀数及排列方式 (21)第六章塔板的流体力学验算 (23)6.1 塔板压降 (23)6.2 降液管液泛校核 (26)6.3 液体在降液管内停留时间 (26)6.4 雾沫夹带量校核 (27)6.5 严重漏液校核 (26)第七章塔板负荷性能图 (29)7.1漏液线 (29)7.2液沫夹带线 (28)7.3液相负荷下限线 (29)7.4液相负荷上限线 (30)7.5液泛线 (31)参考文献 (36)摘要：本设计是以乙醇――水物系为设计物系，以浮阀塔为精馏设备分离乙醇和水。
分离乙醇水精馏塔设计(含经典实用工艺流程图和塔设备图)
分离乙醇-水的精馏塔设计设计人员：所在班级：化学工程与工艺成绩：指导老师：日期：化工原理课程设计任务书一、设计题目：乙醇水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件（1）进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，下同），其余为水；（2）产品的乙醇含量不得低于90％；（3）塔顶易挥发组分回收率为99％；（4）生产能力为50000吨/年90％的乙醇产品；（5）每年按330天计，每天24小时连续运行。
（6）操作条件a）塔顶压强 4 （表压）b）进料热状态自选c）回流比自选d）加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选）e）单板压降。
三、设备形式：筛板塔或浮阀塔四、设计内容：1、设计说明书的内容1）精馏塔的物料衡算；2）塔板数的确定；3）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；4）精馏塔的塔体工艺尺寸计算；5）塔板主要工艺尺寸的计算；6）塔板的流体力学验算；7）塔板负荷性能图；8）精馏塔接管尺寸计算；9）对设计过程的评述和有关问题的讨论；2、设计图纸要求；1）绘制生产工艺流程图（A2 号图纸）；2）绘制精馏塔设计条件图（A2 号图纸）；五、设计基础数据：1.常压下乙醇水体系的数据；2.乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。
一、设计题目：乙醇水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件：进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于90％；塔顶易挥发组分回收率为99％，生产能力为50000吨/年90％的乙醇产品；每年按330天计，每天24小时连续运行。
塔顶压强 4 （表压）进料热状态自选回流比自选加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选）单板压降≤0.7。
三、设备形式：筛板塔四、设计内容：1）精馏塔的物料衡算：原料乙醇的组成＝＝0.1740原料乙醇组成 0.7788塔顶易挥发组分回收率90％平均摩尔质量 =由于生产能力50000吨／年，.则，F所以，，D2）塔板数的确定：甲醇—水属非理想体系，但可采用逐板计算求理论板数,本设计中理论塔板数的计算采用图解法。
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乙醇—水连续精馏塔的设计目的：通过课程设计进一步巩固课本所学的容，培养学生运用所学理论知识进行化工单元过程设计的初步能力，使所学的知识系统化，通过本次设计，应了解设计的容，方法及步骤，使学生具有调节技术资料，自行确定设计方案，进行设计计算，并绘制设备条件图、编写设计说明书。
在常压连续精馏塔中精馏分离含乙醇20%的乙醇—水混合液，分离后塔顶馏出液中含乙醇量不小于94%，塔底釜液中含乙醇不高于4%（均为质量分数）。
已知参数：（1）设计任务●进料乙醇 X = 20 %（质量分数，下同）●生产能力 Q = 80 t/d●塔顶产品组成 > 94 %●塔底产品组成 < 0.1 %（2）操作条件●操作压强：常压●精馏塔塔顶压强：Z = 4 KPa●进料热状态：泡点进料●回流比：自定待测●冷却水： 20 ℃●加热蒸汽：低压蒸汽，0.2 MPa●单板压强：≤ 0.7●全塔效率：E T = 52 %●建厂地址：天津地区●塔顶为全凝器，中间泡点进料，筛板式连续精馏设计容：（1）设计方案的确定及流程说明（2）塔的工艺计算（3）塔和塔板主要工艺尺寸的计算（a、塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定；b、塔板的流体力学验算；c、塔板的负荷性能图）（4）设计结果概要或设计一览表（5）精馏塔工艺条件图（6）对本设计的评论或有关问题的分析讨论目录一、精馏流程的确定 (3)二、课程设计报告容 (3)1.塔的物料计算 (3)1.1 料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分数 (3)1.2 平均摩尔质量 (3)1.3 物料衡算 (3)2.塔板数的确定 (4)2.1 理论塔板数的求取 (4)2.2 全塔效率 (6)2.3 实际塔板数 (6)3.塔点工艺条件及物性数据计算 (6)3.1 操作压强 (6)3.2 温度 (6)3.3 平均摩尔质量 (7)3.4 平均密度 (7)3.5 液体表面力 (9)3.6 液体黏度 (9)4.精馏段气液负荷计算 (10)5.塔和塔板主要工艺尺寸计算 (11)5.1 塔径 (11)5.2 溢流装置 (12)5.3 塔板布置 (15)5.4 筛孔数与开孔率 (15)5.5 塔的有效高度（精馏段） (16)5.6 塔高计算 (16)6.筛板的流体力学验算 (16)6.1 气体通过筛板压强降相当的液柱高度 (16)6.2 雾沫夹带量的验算 (18)6.3 漏液的验算 (18)6.4 液泛验算 (18)7.塔板负荷性能图 (19)7.1 雾沫夹带线（1） (19)7.2 液泛线（2） (20)7.3 液相负荷上限线（3） (21)7.4 漏液线（气相负荷下限线）（4） (21)7.5 液相负荷下限线（5） (22)8.筛板塔的工艺设计计算结果总表 (23)9.精馏塔的附属设备及接管尺寸 (24)三、设计小结 (25)四、主要参考文献 (25)一、精馏流程的确定乙醇—水混合液经原料预热器加热至泡点后，送入精馏塔。
塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后，一部分作为回流，其余为塔顶产品经冷凝后送至贮槽。
塔釜采用间接蒸汽向再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。
二、课程设计报告容1.塔的物料计算1.1 料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分数089.018/8046/2046/20=+=F x86.018/646/9446/94=+=D x0004.018/9.9946/1.046/1.0=+=W x1.2 平均摩尔质量kmol kg M F /49.2018)089.01(46089.0=⨯-+⨯= kmol kg M D /08.4218)86.01(4686.0=⨯-+⨯= kmol kg M W /01.1818)0004.01(460004.0=⨯-+⨯=1.3 物料衡算总物料衡算 3.333324/80000=='-'W F 轻组分物料衡算 3.33332.0001.094.0⨯='+'W D 联立二式得：h kg F /5.15728=' h kg D /3.3333='h kg W /2.12395='各物料数值为：h kmol F /62.76749.20/5.15728== h kmol D /21.7908.42/3.3333== h kmol W /24.68801.18/2.12395==2.塔板数的确定2.1 理论塔板数N T 的求取乙醇—水属于理想物系，可采用M.T.图解法求N T 。
2.1.1 根据乙醇—水的气液平衡数据如下表液相中乙醇 的摩尔分数气相中乙醇 的摩尔分数液相中乙醇 的摩尔分数 气相中乙醇 的摩尔分数 0.0 0.0 0.25 0.551 0.10 0.11 0.30 0.575 0.02 0.175 0.4 0.614 0.04 0.273 0.5 0.657 0.06 0.34 0.6 0.698 0.08 0.392 0.7 0.755 0.1 0.43 0.8 0.82 0.14 0.482 0.894 0.894 0.18 0.513 0.95 0.942 0.20.5251.01.0表1：乙醇—水气液平衡数据2.1.2 求最小回流比R min 及操作回流比R 。
因泡点进料，在图1中对角线上自点e （0.09，0.09）作垂线即为进料线（q 线），该线与平衡线的交点坐标为y q = 0.41，x q = 0.09，此时最小回流比为：41.109.041.041.086.0min =--=--=qq q D x y x x R ①由于此时乙醇—水系统的平衡曲线有下凹部分，求最小回流比自a 点（x D ，x D ）作平衡线的切线aq 并延长与y 轴相交于c 点，截距为0.28，即07.228.028.086.028.028.0min =-=-=D x R ②当最小回流比为①时，比②还要小很多，已出现恒浓区，需要无穷多块塔板才能达到g 点。
所以对具有下凹部分平衡曲线点物系求R min 时，不能以平衡数据（y q ，x q ）代入。
图 1 M.T.图解法求N T取操作回流比14.407.222min =⨯==R R2.1.3 求理论塔板数N T精馏段方程 ： 167.0805.0114.486.0114.414.411+=+++=+++=x R x x R R y D如图所示按照M.T.图解法作图可知：N T =21（包括再沸器），其中精馏段17层FDW 0.0890.00040.860.20.40.60.81.00.410.28提馏段4层（包括再沸器） 第18层为进料板。
2.2 全塔效率E T根据已知条件，E T = 52 % 2.3 实际塔板数N 精馏段 层精337.3252.017≈==N 提馏段 层提87.752.04N ≈== 3.塔点工艺条件及物性数据计算3.1 操作压强P m塔顶压强 kPa P D 3.1053.1014=+= 取每层压强降 kPa 6.0P =∆，则进料板压强kPa 1.1256.0333.105P F =⨯+=精馏段平均操作压强：kPa 2.11521.1253.105P M =+=3.2 温度t m根据操作压强，有B B A Ax P x P P 00+= 纯组分的饱和蒸汽压P 0和温度t 的关系可用安托尼（Antoine ）方程表示，即Ct BA p +-=0lgA B C CH 3CH 2OH 8.04496 1554.3 222.65 H 2O (60―150℃) 7.96681 1668.21 228 H 2O (0―60℃) 8.10765 1750.286 235注：式中P 为mmHg ，t 为℃，1mmHg=0.133kpa表2：安托尼公式相关系数 组分数据：塔顶x A =0.86 x B =0.14 P=105.3kPa 进料x A =0. x B =0.965 P=125.1kPa 试差法计算，导入Excel 可得： 塔顶 t D = 81.47℃ 进料 t F = 104.88℃ 此时精馏段平均温度 18.93288.10447.81=+=精m t ℃3.3 平均摩尔质量M m塔顶 86.01==y x D 852.01=x08.4218)86.01(4686.0=⨯-+⨯=VDm M 80.4118)85.01(4685.0=⨯-+⨯=LDm M进料板 25.0=F y 035.0=F xkmol kg M VFm /2518)25.01(4625.0=⨯-+⨯= kmol kg M LFm /89.1818)035.01(46035.0=⨯-+⨯=则精馏段平均摩尔质量：kmol M Vm /kg 54.3322508.42)(=+=精kmol M Lm /kg 99.29289.1808.41)(=+=精3.4 平均密度ρm3.4.1 液相密度ρLm 由式 LBBLA A Lmραραρ+=1（α为质量分数）温度/℃ 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 乙醇密度/kg/m 3 795785777765755746735730716703水密度/kg/m 3998.2 995.7 992.2 988.1 983.2 977.8 971.8 965.3 958.4 951.0表3 乙醇与水的密度已知：LB ραραρ///1B LA A Lm +=（α为质量分数）根据表3的密度值，当塔顶温度为81.47℃，由拉格朗日插值法可知：7358047.817467358090--=--乙ρ 3/kg 4.733m =乙ρ8.9718047.818.9713.9658090--=--水ρ 3/kg 8.970m =水ρ8.97006.04.73394.01+=LmDρ 3745.2kg/m =LmD ρ 进料板，由加料板液相组成035.0=A x ，进料板温度104.88℃时085.018)035.01(46035.046035.0=⨯-+⨯⨯=A α71610088.104716703100110-'-=--乙ρ 3/kg 7.709m ='乙ρ 4.95810088.1044.9580.951100110--=--水ρ 3/kg 8.954m ='水ρ 8.954085.017.709085.01-+=LmFρ 3/8.927m kg LmF =ρ 故精馏段平均液相密度：3(/6.8368.9273.74521m kg Lm =+=）（精）ρ3.4.2 气相密度mV ρ3(/30.1)1.27318.93(314.854.338.117m kg RT M P Vm m Vm =+⨯⨯==精）ρ3.5 液体表面力m σ温度/℃ 2030405060708090100 110表面力/σ×103N/m乙醇 22.3 21.2 20.4 19.8 18.8 18 17.1516.2 15.5 14.4水 72.6 71.2 69.6 67.7 66.2 64.3 62.6 60.7 58.8 56.9表4 乙醇—水的表面力与温度的关系在塔顶处，温度为81.47℃，此时 乙醇：15.178047.8115.172.168090--=--乙σ m mN /01.17=乙σ水：7.608047.816.627.608090--=--乙σ m mN /42.60=水σ在进料处，温度为104.88℃，此时乙醇：5.1510088.1045.154.14100110--=--乙σ m mN /96.14=乙σ水：8.5810088.1048.589.56100110--=--水σ m mN /87.57=水σ∑==ni i i m x 1σσm mN m /08.2342.6086.0101.1786.0(=⨯-+⨯=）（顶）σ m mN m /37.5687.57035.0196.14035.0(=⨯-+⨯=）（进）σ则精馏段平均表面力为：m mN m /73.39237.5608.23(=+=精）σ3.6 液体黏度Lm μ液体的黏度可根据式BA T A -=1lg μ 对于乙醇，其中64.686=A ，88.300=B温度T ——℃ 黏度μ——mPa ·s 对于水，可根据水的物性参数表知温度/℃ 70 80 90 100 110 黏度/μ×105Pa ·s40.6135.6531.6528.3825.89表5 水的黏度与温度的关系塔顶：88.30064.68647.8115.27364.686lg 1-+=-=B A T A μ m mPa ⋅=480.0乙μ65.358047.8165.3565.318090--=--水μ s 0.351mPa s Pa 1006.355⋅=⋅⨯=-水μ进料：88.30064.68688.10415.27364.686lg 1-+=-=B A T A μ m mPa ⋅=342.0乙μ38.2810088.10438.2889.25100110--=--水μ s 0.272mPa s Pa 1016.275⋅=⋅⨯=-水μ∑==ni i i Lm x 1μμs mPa L ⋅=⨯-+⨯=462.0351.086.01480.086.0(）（顶）μ s mPa L ⋅=⨯-+⨯=274.0272.0035.01342.0035.0(）（进）μ 则精馏段平均液相黏度为：s mPa Lm ⋅=+=368.02274.0462.0(精）μ4.精馏段气液负荷计算h kmol D R V /14.40721.79)114.4()1(=⨯+=+=s m VM V Vm Vm S /92.230.1360054.3314.40736003((=⨯⨯==精）精）ρh kmol RD L /93.32721.7914.4=⨯== s m LM L Lm Lm S /0033.06.836360034.3093.32736003((=⨯⨯==精）精）ρh m L L S h /88.1136000033.036003=⨯=⋅=5.塔和塔板主要工艺尺寸计算5.1 塔径D参考表6，初选板间距 m 0.40=T H ,取板上液层高度m h L 06.0=塔径H T /m0.3～0.50.5～0.8 0.8～1.6 1.6～2.4 2.4～4.0 板间距H T /m 200～300250～350 300～450350～600400～600表6 板间距与塔径的关系m h H T T 34.006.040.0=-=-0029.0)30.16.836)(92.20033.0())((2121==V L S S V L ρρ图2 Smith 关系图由072.020=C0826.0)2073.39(072.0)20(2.02.020=⨯==σC C s m Cu V V L /094.230.130.16.8360826.0max =-⨯=-=ρρρ 取安全系数为0.70，则s m u u /466.1094.27.070.0max =⨯==故 m u V D S593.1466.114.392.244=⨯⨯==π(满足0.8~1.6的围)按标准，塔径圆整为m 6.1,则空塔气速为s /m 453.114.36.192.24D V 422S =⨯⨯==πμ实 一般的，在塔径超过1m 时，应按照200mm 增值定塔径。