2024年4月24日发(作者：祈晓夏)

2.精馏塔工艺计算

2.1塔的物料衡算

2.1.1料液及塔顶，塔底产品含乙醇的摩尔分率

F:原料液流量（kmol/s） xF:原料组成（摩尔分率，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

2.1.2进料

2.1.3物料衡算

2.2有关的工艺计算

2.2.1原料液的平均摩尔质量：

M

f

=x

f

M

CH

3

CH

2

OH

+(1-x

f

)M

HO

=0.1934



46+(1-0.1934)



18=23.4kg/kmol 同理

2

可求得：M

D

=42.6972kg/kmol M

W

=18.5544kg/kmol

45



C下，原料液中



H

2

O

=971.1kg/m

3

,



CH

3

CH

2

OH

=735kg/m

3

由此可查得原料液，

塔顶和塔底混合物的沸点，以上计算结果见表6。

表6 原料液

`

馏出液与釜残夜的流量与温度

名称

x

f

/(质量分

数)

x

f

/（摩尔分

数）

摩尔质量

kg/kmol

沸点温度

t/



C

0.1934 0.8814 0.0198

原料液

38

馏出液

95

釜残夜

3

23.4

83.83

42.6972

78.21

18.5544

99.58

2.3 最小回流比及操作回流比的确定

如图所示的乙醇-水物系的平衡曲线，具有下凹的部分，当操作线与q线的

交点尚未落到平衡线上之前，操作线已与平衡线相切，如图中点g所示。点g

附近已出现恒浓区，相应的回流比便是最小回流比。对于这种情况下的R

min

的求

法只能是通过作图定出平衡线的切线之后，再由切线的截距或斜率求之。如图

1-63所示，可用下式算出：

R

min

R

min

1

=

0.88140.37

0.88140.1934



R

min

=2.889

可取操作回流比R=1.5



2.889=4.334

2.4 全凝器冷凝介质的消耗量

塔顶全凝器的热负荷：Q

C

=(R+1)D(I

VD

-I

LD

)

可以查得I

VD

=1266kJ/kg I

LD

=253.9kJ/kg,所以

Q

C

=(1.612+1)



2.0330



(1266-253.9)=5317.45kJ/h

取水为冷凝介质，其进出冷凝器的温度分别为25



C和35



C则

平均温度下的比热c

pc

=4.174kJ/kg



C,于是冷凝水用量可求

W

C

=

Q

C

c

pc

(t

2

t

1

)

=

5317.45

4.174(3525)

=127.4kg/h

4.精馏塔主体尺寸计算

4.3提留段塔径的计算

t

1



t

F

t

D

2



83.8399.58

2

91.705

℃

查t-x-y图在91.705

℃下：

x

x

A

0.0552

,

y

A

0.3273

0.9448

,

y

B

0.6727

L

B

M



M

x

1

A



M

x

2

B

460.0552180.9448

19.5456Kg/Kmol

M

g

=M

1

y

A

+M

2

y

B

=46



0.3273+18



0.6727=27.1644 kg/kmol

汽塔气相平均密度



v

=

PM

RT

g

=

101.32527.1644

8.314(27391.705)

=0.9077 kg/m

3

x

AW

=

M

1

x

A

M

L

=

460.0552

19.5456

=0.1299

2024年4月24日发(作者：祈晓夏)

2.精馏塔工艺计算

2.1塔的物料衡算

2.1.1料液及塔顶，塔底产品含乙醇的摩尔分率

F:原料液流量（kmol/s） xF:原料组成（摩尔分率，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

2.1.2进料

2.1.3物料衡算

2.2有关的工艺计算

2.2.1原料液的平均摩尔质量：

M

f

=x

f

M

CH

3

CH

2

OH

+(1-x

f

)M

HO

=0.1934



46+(1-0.1934)



18=23.4kg/kmol 同理

2

可求得：M

D

=42.6972kg/kmol M

W

=18.5544kg/kmol

45



C下，原料液中



H

2

O

=971.1kg/m

3

,



CH

3

CH

2

OH

=735kg/m

3

由此可查得原料液，

塔顶和塔底混合物的沸点，以上计算结果见表6。

表6 原料液

`

馏出液与釜残夜的流量与温度

名称

x

f

/(质量分

数)

x

f

/（摩尔分

数）

摩尔质量

kg/kmol

沸点温度

t/



C

0.1934 0.8814 0.0198

原料液

38

馏出液

95

釜残夜

3

23.4

83.83

42.6972

78.21

18.5544

99.58

2.3 最小回流比及操作回流比的确定

如图所示的乙醇-水物系的平衡曲线，具有下凹的部分，当操作线与q线的

交点尚未落到平衡线上之前，操作线已与平衡线相切，如图中点g所示。点g

附近已出现恒浓区，相应的回流比便是最小回流比。对于这种情况下的R

min

的求

法只能是通过作图定出平衡线的切线之后，再由切线的截距或斜率求之。如图

1-63所示，可用下式算出：

R

min

R

min

1

=

0.88140.37

0.88140.1934



R

min

=2.889

可取操作回流比R=1.5



2.889=4.334

2.4 全凝器冷凝介质的消耗量

塔顶全凝器的热负荷：Q

C

=(R+1)D(I

VD

-I

LD

)

可以查得I

VD

=1266kJ/kg I

LD

=253.9kJ/kg,所以

Q

C

=(1.612+1)



2.0330



(1266-253.9)=5317.45kJ/h

取水为冷凝介质，其进出冷凝器的温度分别为25



C和35



C则

平均温度下的比热c

pc

=4.174kJ/kg



C,于是冷凝水用量可求

W

C

=

Q

C

c

pc

(t

2

t

1

)

=

5317.45

4.174(3525)

=127.4kg/h

4.精馏塔主体尺寸计算

4.3提留段塔径的计算

t

1



t

F

t

D

2



83.8399.58

2

91.705

℃

查t-x-y图在91.705

℃下：

x

x

A

0.0552

,

y

A

0.3273

0.9448

,

y

B

0.6727

L

B

M



M

x

1

A



M

x

2

B

460.0552180.9448

19.5456Kg/Kmol

M

g

=M

1

y

A

+M

2

y

B

=46



0.3273+18



0.6727=27.1644 kg/kmol

汽塔气相平均密度



v

=

PM

RT

g

=

101.32527.1644

8.314(27391.705)

=0.9077 kg/m

3

x

AW

=

M

1

x

A

M

L

=

460.0552

19.5456

=0.1299