分离乙醇-水浮阀精馏塔设计(11万吨).doc

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1、分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计1设计题目：分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计2原始数据及条件生产能力：年处理乙醇-水混合液11.0万吨（开工率300天/年）原料：乙醇含量为20%（质量百分比，下同）的常温液体分离要求：塔顶乙醇含量不低于95%塔底乙醇含量不高于0.2%建厂地址：沈阳3.4.2塔板的工艺设计1精馏塔全塔物料衡算F：原料液流量（kmol/s）xF：原料组成（摩尔分数，下同）D：塔顶产品流量（kmol/s）xD：塔顶组成W：塔底残液流量（kmol/s）xW：塔底组成原料乙醇组成：塔顶组成：塔底组成：进料量：物料衡算式：联立

2、代入求解：D=0.0208kmol/s，W=0.1863kmol/s2常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系温度/℃液相气相温度/℃液相气相温度/℃液相气相1000082.723.3754.4579.357.3268.4195.51.9017.0082.326.0855.8078.7467.6373.8589.07.2138.9181.532.7359.2678.4174.7278.1586.79.6643.7580.739.6561.2278.1589.4389.4385.312.3847.0479.850.7965.64   

3、84.116.6150.8979.751.9865.99   1温度利用表中数据由拉格朗日插值可求得tF、tD、tW①tF：tF=87.41℃②tD：tD=78.17℃③tW：tW=99.82℃④精馏段平均温度：℃⑤提馏段平均温度：℃2密度已知：混合液密度：（a为质量分数，为平均相对分子质量）混合气密度：⑴精馏段：`t1=82.79℃液相组成x1：(84.1-82.7)/(16.61-23.37)=(82.79-82.7)/(x1-23.37)x1=22.94%气相组成y1：(84.1-82.7)/(50.89-54.45)=（82.7

4、9-82.7）/（y1-54.45）y1=54.22%所以`ML1=46*0.2294+18*(1-0.2294)=24.42kg/kmol`MV1=46*0.5422+18*(1-0.5422)=33.18kg/kmol⑵提馏段`t2=93.61℃液相组成x2：(95.5-89.0)/(1.9-7.21)=(93.61-89.0)/(x2-7.21)x2=3.44%气相组成y2：(95.5-89.0)/(17.00-38.91)=(93.61-89.0)/(y2-38.91)y2=23.37%所以`ML1=46*0.0344+18*(

5、1-0.0344)=18.96kg/kmol`MV1=46*0.2337+18*(1-0.2337)=24.54kg/kmol由不同温度下乙醇和水的密度温度/℃80735971．885730968．690724965．395720961．85100716958．4求得在`t1与`t2下的乙醇和水的密度（单位：）。`t1=82.79℃(85-80)/(968.6-971.8)=(82.79-80)/(r乙-735)r乙=732.21kg/m3(85-80)/(968.6-971.8)=(82.79-80)/(r水-971.8)r水=970

6、.01kg/m3同理：`t2=93.61℃，r，乙=721.11kg/m3r，水=962.81kg/m3在精馏段：液相密度rL1：1/rL1=0.2294*46/(0.2294*46+18*(1-0.2294))/732.21+(1-0.4321)/970.01rL1=851.06kg/m3汽相密度：rV1=33.18*273.15/22.4/（273.15+82.79）=1.14kg/m3在精馏段：液相密度rL2：1/rL2=0.0344*46/(0.0344*46+18*(1-0.0344))/732.21+(1-0.08345)/

7、962.81rL2=936.62kg/m3汽相密度：rV2=24.54*273.15/22.4/（273.15+93.61）=0.819kg/m33混合液体表面张力二元有机物-水溶液表面张力可用下列公式计算公式：注：，，lg(),,,式中，下角标w、o、s分别代表水，有机物及表面部分；、指主体部分的分子数；、指主体部分的分子体积；、为纯水、有机物的表面张力；对乙醇q=2①精馏段℃由不同温度下乙醇和水的表面张力温度/℃乙醇表面张力/（）水表面张力/（）701864.38017.1562.69016.260.710015.258.8乙醇表面

8、张力：，水表面张力：，因为xD=0.2294,所以xW=1-0.2294=0.7706联立方程组，代入求得，，精馏段℃乙醇表面张力：，水表面张力：，因为所以联立方程组，代入求得，,（4）混合物的粘度，查表得