文档介绍：二、设计概况简介
1、设计题目:乙醇—水连续精馏筛板式塔的设计
2、设计任务及操作条件
(1)、塔型:筛板塔
(2)、物系:乙醇-水
(3)、进料组成:含乙醇32%(质量) 摩尔:%
(4)、进料温度:沸点
(5)、操作压力:1atm
(6)、馏出液含乙醇92%(质量) 摩尔:%
(7)、残液含乙醇 % (质量) 摩尔: %
(8)、生产能力:5820吨/年
(9)、年工作日330(每天24小时)
(10)、再沸器加热方式:间接
(11)、加热蒸汽压力:自选
(12)、加料方式:贮槽→加料泵→高位槽→精馏塔
(13)、平衡关系
α=- x≥
=(x+)- x<
(一)、塔的物料衡算;
1、料液、塔顶、塔底产品摩尔分率的计算;
上式中:
aDA.、aDW分别为塔顶、塔底乙醇的重量百分数
MA、MB 分别为乙醇、水的分子量
平均分子量即摩尔质量的计算
MF=×+(1-) ×=(Kg/Kmol)
MD=×+(1-) ×=(Kg/Kmol)
MW=×+(1-) ×=(Kg/Kmol)
3、物料衡算
生产能力=5820吨/年,一年330天,(有一个月为检修)一天24h计,则生产能力吨/小时的产品,
由全塔物料衡算:F=D+W=+W……(1);
…..(2)
由(1)和(2)得:
D=(Kmol/h) W= (Kmol/h) F=(Kmol/h)
(二)、塔板主要尺寸的确定
1、理论塔板数和实际塔板数的计算
(1)、求Rmin
Rmin
对于沸点进料,q=1
由【2】P367乙醇-水汽液平衡数据作x-y-t和x-y图,图如附录所示。对于乙醇-水的x-y图,曲线具有下凹部分,这种情况的Rmin求法。
在图上作q线,则q线方程可知q线与y轴平行且过f(xF,xF)即点:f(,)
在x—y图上过(xD,xD) 即a(,)作与平衡线相切的直线与q线交于e,此线为最小回流比Rmin时的精馏段操作线。其图如附录图一所示:
读得截距b=,则
由此求得 Rmin=
(2)、最小理论塔板数的计算
求最小理论塔板有多种方法,本设计分别用公式法和采用计算机作图法求理论塔板数,择优采用计算结果.
a、由【1】P107 ,10-46
Nmin=
分别为塔顶和塔底产品的相对挥发度
由【1】 P78 10-7b
由【2】乙醇-水汽液平衡数据作x-y-t和x-y图,见附录图一,查得
xD= yD= ; xw=×10-3时yw=
则
则 Nmin
B、计算机作图图解法
作出乙醇水的x-y图,按全回流的情况下,作图求解。图如附录图二所示
求作图法求得Nmin=8块。作图法求出的Nmin较为可靠,计算以此为据。
(3)、求最适回流比
现取一系列R值,据【1】吉利兰关联式,求得相应的N,作R-N(R+1)图,求取合适的R值。经一系列经验证明R—N(R+1)最能表现出最适宜的回流比。
,
例如取 R=
则
N(R+1)=,取一系列的数据计算,计算结果如附录表一所示。
作出R-N(R+1)图,如附录图三,过曲线的最低点作平行于x轴的直线,求得点坐标为(,),。
(4)、图解法求理论板数
:
精馏段操作线斜率:(【1】P90式10-26)
, 截距=
以此在x-y图上作过点(,)的操作线,此线交q线于d点,过点xw交对角线于b,连接bd,即为提馏段操作线。因为q=1,过点xF作垂线,即为q线。作图求理论塔板数N。
如附录图四所示,=16块,,即14块进料。(经电脑放大局部图形后,作图得到。)
B、逐板计算求理论塔板数;
a,由【2】的乙醇水的平衡数据,利用【1】P79式10-8, 。
求出一系列的α值,数据如表二所示。作出y-α的曲线图,用于查找α。如附录图五所示。
b,逐板计算;
相平衡方程:
精馏段操作线方程:
提馏段操作线方程:
逐板计算结果如附录表三所示:
求的的理论板数为17块,第14块进料,计算以此为准。