1、 1 1 1 概述与设计方案简介概述与设计方案简介 本设计任务为分离乙醇和水的混合物。对二元混合物的分离，应采用常压下的连续 精馏装置。本设计采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔 顶上身蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却 器冷却后送入储罐。该物系属不易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回 流比的 1.6 倍。塔釜采用直接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 2 2 工艺计算工艺计算 2.1 2.1 的确定的确定 乙醇-水体系为非理想体系，其平衡曲线有下凹部分，当操作线与 q 线的交点尚未 落在平衡线之前，操作线已与平衡线相切
2、，如图 1 所示。为此恒浓区出现在切点附近。 此时 Rmin 可有点（xD,xD）向平衡线做切线的斜率求得。 由图 1 可见，该切线的斜率为 Rmin Rmin:1 = 85.98;29.25 85.98;3.86 求得 Rmin=2.2337。所以，R=1.6 Rmin=3.574。 由于物料采用泡点进料，q=1，则 qn,V=qn,V =qn,V0 =(R+1)qn,D =4.574 qn,D Qn,L =qn,L +qn,F 2.2 2.2 物料衡算物料衡算 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数如下：乙醇的摩尔质量MA =46kg/kmol，水 图 1 最小回流比下操作线 2 的摩尔质量MB
3、 =18kg/kmol，则 xF =(0.25/46)/(0.25/46+0.75/18)=0.1154 xD = 0.94/46 0.94 46 :0.06/18 = 0.8598 qn,D = 250001000 80000.859846:(1;0.8598)18=74.273kmol/h 由设计要求乙醇回收率为 99%，故 99%= qn,DxD qn,FxF 得qn,F= qn,DxD 99% = 558.97kmol/h 又qn,V= (R+1)qn,D =4.57474.273=339.724kmol/h 由全塔物料衡算 qn,F+qn,V= qn,D + qn,W 故 qn,W=
4、 qn,F+ qn,V qn,D= 558.97+ 339.72 74.27 = 824.42 kmol/h qn,FXf + qn,V0y0= qn,D xD+ qn,WXw 得 xw =558.970.1154;74.270.8598 824.42 = 0.00079 2.32.3 塔板数的确定塔板数的确定 2.3.1 负荷 qn,L =R qn,D =3.57474.27=265.44 kmol/h qn,L =qn,L +qn,F =265.44+558.97=824.41 kmol/h qn,V= qn,V0=339.72 kmol/h 2.3.2 回收率 由设计要求，塔顶乙醇的回收率为 99%，塔底水的回收率为 H=(qn,W (1-xW)- qn,V0)/(qn,F (1-xF)= 824.42(1;0.00079);339.72 558.97(1;0.1154) =98.03% 2.3.3 操作线方程 精馏段操作线: Y= R R:1 x + 1 R:1 xD ,即 y= 3.574 3.
