精馏塔全塔物料恒算
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：xF=
30/4630/46?70/1890/46塔顶组成：xD=?77.88?/46?10/18?14.36%
塔底组成：xW=
年产量：3万吨/年
0.5/460.5/46?99.5/18?0.196%D=
?3?107/0.9??0.9/46?0.1/18?300?24?3600=0.0323kmol/s
物料恒算式为：F?D?W
FxF?DxD?WxW
联立代入求解：F? 0.1772kmol/s
W?0.1449kmol/s
乙醇-水气液平衡的物理性质
表1 乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度的关系
温度液相 气相 温度/℃ 液相 气相 温度/℃ 液相 气相 /℃ 100 95.5 89.0 86.7 85.3 84.1
0 1.90 7.21 9.66 0 82.7 23.37 54.45 79.3 57.32 68.41 17.00 82.3 38.91 81.5 43.75 80.7 26.08 55.80 78.74 67.63 73.85 32.73 59.26 78.41 74.72 78.15 39.65 61.22 78.15 89.43 89.43 50.79 65.64 51.98 65.99 12.38 47.04 79.8 16.61 50.89 79.7
温度
利用表中数据由拉格郎日插值可求得tF、tD、tW ①tF：
85.3?84.112.38?16.61?tF?85.314.36?12.38
tF?84.74℃
②tD：
78.41?78.1574.72?89.43?tD?78.4177.88?74.72
tD?78.35℃
③tW：
100?95.50?1.90?tW?1000.196?0
tW?99.54℃
?1.精馏段平均温度：t1??tF?tD2tF?tW2?84.74?78.35284.74?99.542?81.55℃
2.提馏段平均温度：t2?2.2.2密度
已知：混合液密度：
1??92.14℃
?L?aA?A?aB?B
其中：a为质量分率，M为平均相对分子质量
混合气密度：?V?1.精馏段：t1?81.55℃ 液相组成x1：
82.3?81.526.08?32.73?81.55?81.5x1?32.73?T0?M22.4T?0
x1?32.31%
气相组成y1：
82.3?81.555.80?59.26?81.55?81.5y1?59.26
y1?59.04%
所以
ML1?46?0.3231?18??1?0.3231??27.05kg/kmol
MV1?46?0.5904?18??1?0.5904??34.53kg/kmol 2.提馏段：t2?92.14℃ 液相组成x2：
95.5?89.01.9?7.21?92.14?89.0x2?7.21?
x2?4.64%
气相组成y2：
95.5?89.017.00?38.91?92.14?89.0y2?38.91
y2?28.33%
所以
ML2?46?0.0464?18??1?0.0464??19.30kg/kmol
MV2?46?0.2833?18??1?0.2833??25.93kg/kmol
表2 不同温度下乙醇和水的密度
温度/℃ 80 85 90 ??ρ乙 ρ水 温度/℃ ρ乙 ρ水 735 730 724 971.8 968.6 965.3 95 100 ?720 716 961.85 958.4 求得在t1与t2下的乙醇和水的密度，t1?81.55℃，
85?80730?735?81.55?80?乙?7353
?乙?733.45kg/m 85?80968.6?971.8?81.55?80?水?971.83
?水?970.81kg/m
3’3同理：t2?93.61℃，?‘?722.29kg/m，?水?963.59kg/m 乙?在精馏段：
1?0.3231?46/?0.3231?46?18??1?0.3231733.45???L?1?0.5495970.81
3?L1?824.24kg/m
气相密度：?V1?34.53?273.1522.4??273.15?81.55?3?1.19kg/m
在提馏段：液相密度
1?0.0464?46/?0.0464?46?18??1?0.0464722.29???L2?1?0.11060963.59
3?L2?929.26kg/m
气相密度：?V2?25.93?混合液体表面张力
273.1522.4??273.15?92.14??0.866kg/m3
二元有机物-水溶液表面张力可用下列各式计算
1/41/41/4??sw?w??so?o 公式：?m注：?w?xwVwxwVw?xoVo，
?o?xoVoxwVw?xoVo
?sw?xswVw/Vs， ?q??wB?lg???o?A?B?Q?so?xsoVo/Vs
???oVo??q??2/3???， ??
?qQ?0.441???T2??swA?lg????so??wVw2/3?? ?，
?? ???sw??so?1
式中下脚标，w、o、s分别代表水、有机物及表面部分，xw、xo指主体部分的分子数，Vw、Vo指主体部分的分子体积，?w、?o为纯水、有机物的表面张力，对乙醇q?2。
1.精馏段t1?81.55℃
表2-3不同温度下的表面张力
?温度℃ 乙醇表面张力/10?2N/m2 水表面张力/10?2N/m2 Vm?mw?18824.24461.19370 18 64.3 80 17.15 62.6 90 16.2 60.7 100 15.2 58.8 ?wmo?21.84cm/mol
Vo??o??38.66cm/mol
3
乙醇表面张力：
90?8090?81.55?16.2?17.1516.2??乙醇
?乙醇?17.003
水表面张力：
90?8060.7?62.6?90?81.5560.7??水
?水?62.306
?w?o2??xwVw?2?xoVo?xwVw?xoVo???1?xo?Vw?2
xoVo?xwVw?xoVo??38.66?
?0.3231??1?0.3231??21.84?2?38.66??0.6769?21.84?0.3231
?0.64
因为xD?0.3231，所以xw?1?0.3231?0.6769
2??wB?lg????o???lg0.64??0.194??2
?17.003?38.662/32/3?Q?0.441????62.306?21.84?
81.55?273.15?2? ??0.969
A?B?Q??0.194?0.969??1.163
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