精馏塔全塔物料衡算

：原料组成（摩尔分数、下同）F:进料量(kmol)Fs：塔顶组成D:塔顶产品流量(kmol)D

s：塔底组成W:塔底残液流量(kmol)wsF1.2104t xF4600 xD9300 xW100

axxxM甲醇32.04kgkmol

M水18.02kgkmol

46/32.0432.400

46/32.0454/18.0293/32.04塔顶组成：xD88.200

93/32.047/18.021/32.04塔底组成：xW0.600

1/32.0499/18.02原料甲醇组成：

xF进料量：

1.2104103[0.324/32.04(10.324)/18.02]tF1.2102.205102kmol as3002436004FDW物料衡算式为：

FxFDxDWxW3

2联立代入求解：D810 W1.40510

二、常压下甲醇—水气液平衡组成（摩尔）与温度关系

1、温度

90.388.9otF90.3..........：..........68.52CtF7.679.2632.47.67tF64.766.9tD64.7o：......................66.76C tD10087.4188.2100tD10092.9tW100o：..........................99.2CtW05.310.60tW精馏段平均温度：

t1ttFD268.5266.7667.64oC

268.5266.7683.86oC

2t提馏段平均温度：t2F

tW22、密度

1混合液密度：LaAAoaBB(a为质量分数，M为相对分子质量)

已知：

混合气密度：VTpM22.4Tpo塔顶温度：气相组成：

tD66.76oC

66.964.766.7664.7：........y92.500 yD91.96100100100..........DyD进料温度：气相组成：

to68.52C Fy：84.9289.6284.92100F70687068.52y..............y88.400

FF塔底温度：气相组成：

o99.2C tWy10092.910099.2：.........................y3.1900 W028.34W0100yW1>精馏段： 液相组成：

x1y1(xDxF)(yD22........................x160.300

.......................y90.4500

1气相组成：

1y)F所以：

ML32.040.60318.02（10.603）26.474kg32.040.904518.02（10.9045）30.7kg(xWxF)(yW1kmolkmolMV

2>提馏段： 液相组成：

x2y222..........................x216.500

........................y46.1500

2气相组成：

2y)F所以：

ML32.040.16518.02（10.165）20.33kgkmolkmolMV

32.040.461518.02（10.4615）24.49kg

2由不同温度下甲醇和水的密度：

温度/oC 甲醇 760 751 743 734 725 716 水 988.1 983.2 977.8 971.8 965.3 958.4 350 60 70 80 90 100 求得在

tD、

tF、

tD下的甲醇和水的密度（单位：kgm）

o68.52CtF70607068.52.........................744.628cF743751743cF70607068.52................978.599wF977.8983.2977.8wF1F0.4610.46......................855.015F744.628978.599o66.76CtD70607066.76...........................746.564cD743751743cD70607066.76..................979.55cD977.8983.2977.8wD

1tWD0.9310.93.........................759.204D746.564979.5599.2oC1009010099.2............................716.72cW716725716cW1009010099.2...................wW965.852958.4965.3965.3wW1W0.0110.01...........................962.51W716.72965.852（）（855.015759.204）FD807.11 L122所以：

（）（962.51855.015）908.76

L2WF22kg（1）30.39xDM水MLDxDM甲醇kmolMLFkmolkg（1）18.10xxMM水WMLWW甲醇kmol（MLDMLF）kg26.474ML12kmol（MLWMLF）kg2.33ML22kmolkg（1）30.9885yyMVDDM甲醇kmolDM水kg（1）30.41yyMVFFM甲醇kmolFM水kg（1）18.467yyMVWWM甲醇kmolWM水（MVDMVF）kg30.699MV12kmolF甲醇xM（1xF）M水22.56kg（MVWMVF）kg24.4385MV22kmolVF1.08522.（4273.15tF）1.11222.（4273.15tD）0.60522.（4273.15tW）MVF273.15

MVD273.15VDMVW273.15VW（）VFVD1.0985V12（）VFVW0.845V223、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：

111 444sWsOmwO注：

WxVxVxVWWWWO

OOxVxVxVOOOOO

O

sWxsWVWV

SsoxVsooV

SBlg(qw)oqoVQ0.441()[TqABQ23o2Alg（2] 3V1WWswsosw）

so式中，下脚标w、o、s分别代表水、有机物及表面部分；

xw、

x指主体部分的分子数；Vow、

Vo指主体部分的分子体积；

W、

o

为纯水、有机物的表面张力；对甲醇q=1。

V32.04cDmccD746.56442.92mLVmccW32.0444.cW716.7270mLV32.04cFmccF744.62843.03mL

Vmc18.02wFwF978.599218.41mLV18.02wDmcwD979.5518.40mLV18.02wWmcwW965.85218.66mL 由不同温度下甲醇和水的表面张力： 温度/oC 甲醇表面张力/(103Nm) 水的表面张力/(103Nm) 60 19.3 66.2 70 18.2 64.3 80 17.4 62.6 90 16.4 60.7 100 15.5 58.8 求得在

tD、

tF、tW下的甲醇和水的表面张力(单位：10-3Nm) 甲醇的表面张力：

70607068.5218.219.318.2...................cF18.36 cF

706018.219.3....................cD18.567066.7618.2cD1009015.516.4....................15.57cW10099.215.5cW

水的表面张力：

706064.366.2.......................wF64.58

7068.5264.3wF706064.366.2......................wD64.91567066.7664.3wD1009058.860.7......................wW58.9510099.258.8wW

塔顶表面张力：

wDcDxVDcD（[1xD）VwDxDVcD]（[1xD）VwD]0.00144

Blg(wDcD)lg（0.00144）-2.83723qcDVcD2 Q0.441()[wD3]-0.29

TqVwDABQ-2.84（-0.29）-3.13）swD0.00074联立方程组：  =>

0.99926scD1Alg（swDscDswDscDD14swDwD14scDcD0.0007464.9240.9992618.5642.0761411原料表面张力：

D18.58

wFcF[1x）xV（VFcFF（[1xF）VwF]wFxFVcF]0.0338

Blg(wFcF)lg（0.0338）-1.4723qcFVcF2Q0.441()[wF3]-0.29

TqVwFABQ-1.47（-0.29）-1.76swF0.017Alg（）联立方程组：  =>

0.983scF1swFscFswFscFF14swFwF14scFcF0.01764.5840.98318.3642.0263.6754

1411塔底表面张力：F18.826（[1xW）VwW]

wWcWxVWwWcWcW（[1xW）VwWxWVcW]Blg()lg（3.6754）0.565323qcWVcW2Q0.441()[wW3]-0.261

TqVwWABQ0.5653（-0.261）0.3043Alg（联立方程组：swWswWscWscW14 =>

1）1swWscW0.6680.3321

W14swWwW14scWcW0.66858.9540.33244.742.51W39.72

18.703 2()2>提馏段的平均表面张力为：2WD29.15

21>精馏段的平均表面张力为：

4、混合物的粘度

不同温度下甲醇和水粘度系数：

温度/C 60 70 80 90 100 o1(FD)甲醇粘度系数/0.35 0.306 0.277 0.251 0.225 甲醇 水粘度系数/0.479 0.414 0.362 0.321 0.288 水 t167.64oC

70607067.64......................0.316甲醇0.3060.3500.306甲醇70607067.64.........................0.429水0.4140.4790.414水

ot283.68C90809083.86....................甲醇0.2670.2510.2770.251甲醇90809083.86.......................0.346水0.3210.3620.321水

1>精馏段粘度：2>提馏段粘度5、相对挥发度 由

0.3609mPas x（1x）1甲醇1水12甲醇2水xF(1x2)0.333mPas

xxxF0.324、y0.884 得 0.88410.88415.9

0.32410.324F由

D0.882、y0.925 得

DD由

W0.92510.9251.65

0.88210.8820.006、y0.0319 得

W0.031910.0319W0.00610.0065.459

()精馏段的平均相对挥发度：1FD8.775 2()提馏段的平均相对挥发度：2FW10.68

2三、理论塔板的计算：

理论板：指离开此版的汽液两相平衡，而且塔板上液相组成均匀。 四、