武汉工程大学课程设计说明书
由
上
图
确
定
N=10
，
R?1.5Rmin ,
?D?52.69kmol/h;W?214.06kmol/h;S?116.21kmol/h;L?214.06kmol/h;V?116.21kmol/h
3.2.2操作线方程
（1）精馏段操作线方程： yn?1?
（2）提馏段操作线方程： yn?1?3.2.3汽、液相热负荷计算
（1）精馏段：
xRxn?D?0.7166xn?0.2348 (3.11) R?1R?1wwxn?xw?1.6713xn?0.0337 (3.12) ssL1?RD?38.72kmol/hV1?(R?1)D?72.26kmol/hL2?W?166.05kmol/hV2?S?72.26kmol/h
（2）提馏段：
3.3理论塔板数确定
3.4实际塔板数确定
板效率与塔板结构、操作条件、物质的物理性质及流体力学性质有关，它反应了实际塔板上传
质过程进行的程度。板效率可用奥康奈尔公式计算：
ET?0.49(??L)?0.245 (3.12)
注：?——塔顶与塔底平均温度下的相对挥发度
?L——塔顶与塔底平均温度下的液相粘度mPa?s
（１）实际板层数的初步求取 设ET?0.42，则
精馏段实际板层数： N精 ?6提馏段实际板层数：N 提?4总实际板层数：
0.42?15 0.42?10
N ?N精?N提?25
（２）塔板总效率估算 ①操作压力计算
塔顶操作压力：PD?P当地?P表?101.3?4?105.3kPa
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每层塔板压降：塔顶操作压力：
?p?0.7kPa
Pw?PD?0.7?25?122.8kPa
②操作温度的计算;塔顶温度用内插法，tD?65.0?C，tw?105.10?C 平均温度：
tm?(tD?tw)/2?(65.0?105.10)/2?85.05?C
③相对挥发度的计算：
塔顶相对挥发度：
?D?y1/x10.9824/0.9578??2.46 (1?y1)/(1?x1)(1?0.9824)/(1?0.9578)y2/x20.0847/0.0111??8.24 (1?y2)/(1?x2)(1?0.0824)/(1?0.0111)塔顶相对挥发度：
?w?平均相对挥发度：???D?W?2.46?8.24?4.50
④tm?85.05?C时，查得?L?0.4mPa?s，
⑤ 塔板总效率的估算。根据ET'?0.49(??L)-0.245 ?0.49(4.5? 0.4)-0.245?42.43%，且
ET'?ET?0.43%?1%，则ET?42.43%，N精?6则N?15?10?25
42.43%?15，N提?442.43%?10，
3.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算
3.5.1操作压力计算
塔顶操作压力：PD?101.3?4?105.3kPa；
每层塔板压降：?P?0.7kPa；
操作压力：PF?PD?22?0.7?120.7kPa
塔顶操作压力：PD?P当地?P表?101.3?4?105.3kPa 塔顶操作压力：Pw?PD?0.7?25?122.8kPa
PD?PF(105.3?120.7)??113kPa（1）精馏段平均压力 22PF?Pw(120.7?125.6)Pm2???123.15kPa（2）提馏段平均压力： 22Pm1?3.5.2操作温度计算 前面已求得：
塔顶温度tD?78.29?C 进料板的温度： tF?82.04?C 塔底的温度：tw?95.34?C
tD?tF78.29?82.04??80.16?C（1）精馏段平均温度： 22tw?tF95.34?82.04tm2???88.69?C（2）提馏段平均温度： 22tm1?3.5.3平均摩尔质量计算
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塔顶平均摩尔质量：xD?y1?0.9824,x1?0.9578
MLDM?xDMA?(1-xD)MB?0.8115?46.07?(1-0.8115)?18.02?40.78kg/kmol (3.21)
MVDM?yDMA?(1-yD)MB?0.8284?46.07?0.1716?18.02?41.25kg/kmol (3.22)
进料板平均摩尔质量：
MVFM?yFMA?(1-yF)MB?0.3238?46.07?0.6762?18.02?27.07kg/kmol MLFM?xFMA?(1-xF)MB?0.5859?46.07?0.4141?18.02?34.40kg/kmol
塔底平均摩尔质量：
MLWM?xwMA?(1-xw)MB?0.0180?46.07?0.9820?18.02?18.50kg/kmol MVWM?yWMA?(1-yW)MB?0.1676?46.07?0.8324?18.02?22.70kg/kmol
(1)精馏段平均摩尔质量：MLM?(40.78?27.07)/2?33.93kg/kmol
MVM?(41.25?34.40)/2?37.83kg/kmol
（2）提馏段平均摩尔质量：MLM'?(27.07?18.50)/2?22.78kg/kmol MVM'?(34.40?22.70)/2?28.55kg/kmol
3.5.4平均密度计算
气相平均密度计算：由理想气体状态方程，即
?mMVmVm?PRT (3.31)m液相平均密度计算：
?Lm=1?? (3.32)i?i注：?i——为该物质的质量分数
塔顶平均密度计算：由tD?65.0?C，查手册得?A?744.4kg/m3，?B?973kg/m3
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?LDM?113??759.2kg/m?D/?A?(1??D)/?B0.917/744?0.083/973
3进料板平均密度计算：由t2?82.04，查手册得?A?737.3kg/m，?B?969kg/m3
0.3238?46.07质量分数：
?F?0.323?46.07?0.6762?18.02?0.55 ?LFM?1??(1???10.55/737.3?0.45/969?826.20kg/m3A/?AA)/?B
塔底平均密度计算：由tw?95.34?C，查手册得?A?703kg/m3， ?B?960kg/m3
?W?0.0180?46.070.0180?46.07?0.9820?18.02?0.045 ?LWM?1??1?944.46kg/m3?W/?A?(1?W)/?B0.045/703?0.955/960.
（1）精馏段平均密度：
PMMVM113?37.83 气相:
?VM?RT?.314?(80.16?273.15)?1.46kg/m3M8
液相: ?LM?(?LDM??LFM)/2?(759.2?826.20)/2?792.7kg/m3 （2）提馏段平均密度：
PM'MVM'气相:
?VM'?RT?123.15?28.558.314?(88.69?273.15)?1.17kg/m3M'
液相: ?LM'?(?LDM'??LFM')/2?(826.20?944.46)/2?885.33kg/m3 3.5.5液体平均表面张力计算
对于二元有机物-水溶液表面张力可用下试计算：
?1/41/41/4m??sW?W??sO?O (3.36)并用下列关联式求出?sW,?sO
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qB?lg(?W?O)?sW??sO?1A?B?QqA?lg(?sW?sO)Q?0.411(qT)(?OVO2/3?W?xWVW?O?xOVO(xWVW?xOVO)VW?MWq(xWVW?xOVO)MO2/3??WVW) (3.37)
?W;VO??O注：下标W表示水，O表示有机物；
VW——表示水的摩尔体积；VO——有机物的摩尔体积。
(未修改:（1）精馏段平均表面张力：由tm1?71.965?C，查表得：?O?17.65mN/m；
?W?63.98mN/m；?O?750kg/m3;?W?976.62kg/m3；xO?0.56；xW?1?xO?0.44
带入上述公式计算得：?m1?21.92mN/m
（2）提馏段平均表面张力：由tm2?88.488?C，查表得：
?O?16.27mN/m；
?W?61.00mN/m；?O?728kg/m3;?W?966.28kg/m3；xO?0.09；xW?1?xO?0.91
带入上述公式计算得：?m1?42.59mN/m) 3.5.6液体平均黏度计算
液体平均黏度计算公式：
lg?Lm??xilg?i (3.38)
塔顶平均黏度计算：由tD?65.0?C，查手册得?A?0.34mPa?s，?B?0.46mPa?s得到：
lg?LDM?xAlg?A?xBlg?B?0.9824lg0.34?0.0176lg0.46??0/466
?LDM?0.342mPa?s
进料板平均黏度计算：由tF?78.25?C，查手册得?A?0.29mPa?s，?B?0.37mPa?s得到：
lg?LFM?xAlg?A?xBlg?B?0.3076lg0.29?0.6924lg0.37??0.464
?LFM?0.344mPa?s
塔底平均黏度计算：由tw?105.1?C，查手册得?A?0.215mPa?s，?B?0.249mPa?s得到：
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