除铝浮阀塔关计算(供讨论用).doc

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1、（3）精馏法除铝的计算AlCl3属于高沸点杂质，它在低温下挥发的蒸汽相呈二聚分子Al2Cl6。在前面己经提到，在TiCl4沸点温度下，TiCl4对Al2Cl6的相对挥发度为26.8，这是TiCl4在136oC下的饱和蒸汽压与136oC下固体氯化铝的饱和蒸汽压（蒸汽相为Al2Cl6）之比。这个分离系数数据说明，Al2Cl6应该比较容易从TiCl4中分离出来。但在试验中发现，从TiCl4中分离Al2Cl6是比较困难的，需采用精馏法才能分离比较完全。在TiCl4沸腾温度下，Al2Cl6的溶解度较大（＞10%），作为杂质的Al2

2、Cl6，在上述温度下是完全溶解在TiCl4中。要确定Al2Cl6的分离系数，需研究TiCl4－Al2Cl6二元系的溶液的气-液相平衡关系。试验数据表明，当Al2Cl6在TiCl4液中的浓度为0.1～5%（质量%）范围内，在溶液的沸腾温度下，Al2Cl6在蒸气相中的浓度（将蒸气相冷凝为液相后测定）是与其平衡的液相中浓度的1/4左右。把这些试验测定的x、y值代入气-液平衡方程式中，求出相对挥发度α≈4。下面按照TiCl4对Al2Cl6的相对挥发度α=4，进行精馏的相关计算。假定条件：原料液是TiCl4－Al2Cl6二元系，无

3、其它杂质，原液连续加入蒸馏釜中进行精馏操作，在一定回流比下连续取出产品，Al2Cl6在釜中逐渐富集，定期排出釜液。这是属于间歇精馏，只有精馏段而无提馏段；在回流比不变的情况下，馏出液组成会改变。为了确保产品质量，精馏塔的设计按釜液中Al2Cl6浓度的最大值设计。计算的已知条件：120oC原料液（含Al2Cl6为0.25%）连续加入釜中流量3100kg/h，釜液中Al2Cl6最大浓度5%（质量%），产品馏出液中Al2Cl6最大浓度≤0.003%。（a）物料平衡精馏物料平衡表收入支出名称数量，kg/h%名称数量，kg/h%原

4、料液3100100馏出液2937.45994.76其中：其中：TiCl43092.2599.75TiCl42937.4594.76Al2Cl67.750.25Al2Cl60.0090.0003釜残液132.545.24其中：TiCl4154.84.99Al2Cl67.7410.25（b）回流比按公式：=，按公式：，取α＝4，由公式：=，按公式，由公式R＝KRmin，取K＝2.25，求出R＝2.25×0.345＝0.78。（c）塔板数按公式。用简捷计算法求理论板数，计算：，从查吉利兰关联图图化工293页图6-36查出：，将

5、已求出的Nmin＝6.81代入上式，求N=12.7。理论板数也可用图解法和逐板法计算。逐板法是用相平衡方程式和操作线方程式逐板计算。求出相平衡方程式为：（）求出精馏段操作线方程式为：（）用上求出的相平衡方程式（）和精馏段操作线方程式（）逐板计算理论板数如下：y1＝xD＝0.999979→相平衡方程式（）→x1＝0.999916→精馏段橾作方程式（）→y2＝0.999963→相平衡方程式（）→x2＝0.99985→精馏段操作线方程式（）→y3＝0.999935→相平衡方程式（）→x3＝0.99974→精馏段操作线方程式（）

6、→y4＝0.99989→相平衡方程式（）→x4＝0.99956→一精馏段操作线方程式（）→y5＝0.99981→相平衡方程式（）→x5＝0.99924→精馏段操作线方程式（）→y6＝0.99966→相平衡方程式（）→x6＝0.99865→精馏段操作线方程式（）→y7＝0.99941→相平衡方程式（）→x7＝0.99976→精馏段操作线方程式（）→y8＝0.99897→相平衡方程式（）→x8＝0.99589→精馏段操作线方程式（）→y9＝0.99820→相平衡方程式（）→x9＝0.99284→精馏段操作线方程式（）→y10

7、＝0.99686→相平衡方程式（）→x10＝0.98756→精馏段操作线方程式（）→y11＝0.99455→相平衡方程式（）→x11＝0.97855→精馏段操作线方程式（）→y12＝0.99060→相平衡方程式（）→x12＝0.9634＜xw计算结果为12块理论板，与简捷法计算一致。取塔板效率E为0.4，全塔总塔板数N＝12/E＝12/0.4＝30块。塔内径塔顶温度136oC，压力为微正压0.1kPa，即p=101.4kPa，馏出液XD=0.999979，M取纯TiCl4摩尔量189.7，因此蒸汽密度按公式=，馏出液流量

8、D=2937.459/189.7=15.485kmol/h，塔内汽相体积流量按公式，取汽相空塔速度u为0.6m/s，因此塔直径按公式：d）塔高：塔板数为30块，取塔板间距离为0.3m，塔板厚度为0.004m，上塔板到塔盖距离取0.55m，从下塔板到塔底距离取0.8m，因此，塔高H=SNjing＋σNjing＋h1＋h