恒沸精馏

一、实验目的

恒沸精馏是一种特殊的分离方法。它是通过加入适当的分离媒质来改变被分离组分之间的汽液平衡关系，从而使分离由难变易。主要适用于含恒沸物组成且用普通精馏无法得到纯品的物系。通常，加入的分离媒质（亦称夹带剂）能与被分离系统中的一种或几种物质形成最低恒沸物，使夹带剂以恒沸物的形式从塔顶蒸出，而塔釜得到纯物质。这种方法就称作恒沸精馏。

本实验的目的，旨在使学生通过制备无水乙醇，从而

加强并巩固对恒沸精馏过程的理解；

熟悉实验精馏塔的构造，掌握精馏操作方法；

二、 实验原理

在常压下，用常规精馏方法分离乙醇–水溶液， 最高只能得到浓度为95.57％（wt％）的乙醇。这是乙醇与水形成恒沸物的缘故，其恒沸点78.15℃,与乙醇沸点78.30℃十分接近，形成的是均相最低恒沸物。而浓度95％左右的乙醇常称工业乙醇。

由工业乙醇制备无水乙醇，可采用恒沸精馏的方法。实验室中恒沸精馏过程的研究，包括以下几个内容：

夹带剂的选择

恒沸精馏成败的关键在于夹带剂的选取，一个理想的夹带剂应该满足： 必须至少与原溶液中一个组分、形成最低恒沸物，希望此恒沸物比原溶液中的任一组分的沸点或原来的恒沸点低10℃以上。

在形成的恒沸物中，夹带剂的含量应尽可能少， 以减少夹带剂的用量，节省能耗。

回收容易， 一方面希望形成的最低恒沸物是非均相恒沸物，可以减少分离恒沸物所需要的萃取操作等，另一方面，在溶剂回收塔中，应该与其它物料有相当大的挥发度差异。

应具有较小的汽化潜热， 以节省能耗。

价廉、来源广，无毒 热稳定性好与腐蚀性小等。

就工业乙醇制备无水乙醇，适用的夹带剂有苯、正己烷,环己烷，乙酸乙酯等。它们都能与水–乙醇形成多种恒沸物，而且其中的三元恒沸物在室温下又可以分为两相，一相富含夹带剂，另一相中富含水，前者可以循环使用，后者又很容易分离出来，这样使得整个分离过程大为简化。下表给出了几种常用的恒沸剂及其形成三元恒沸物的有关数据。

常压下夹带剂与水、乙醇形成三元恒沸物的数据

本实验采用正己烷为恒沸剂制备无水乙醇。当正己烷被加入乙醇–水系统以后可以形成四种恒沸物，一是乙醇–水–正己烷三者形成一个三元恒沸物， 二是它们两两之间又可形成三个二元恒沸物。它们的恒沸物性质如下表所示。

乙醇–水–正己烷三元系统恒沸物性质

决定精馏区

具有恒沸物系统的精馏进程与普通精馏不同，表现在精馏产物不仅与塔的分离能力有关，而且与进塔总组成落在哪个浓度区域有关。因为精馏塔中的温度沿塔向上是逐板降低，不会出现极值点。只要塔的分离能力(回流比，塔板数）足够大，塔顶产物可为温度曲线的最低点，塔底产物可为温度曲线上的最高点。因此，当温度曲线在全浓度范围内出现极值点时，该点将成为精馏路线通过的障碍。于是，精馏产物按混合液的总组成分区，称为精馏区。

A

78.3℃

当添加一定数量的正己烷于工业乙醇中蒸馏时，整个精馏过程可以用图2–32加以说明。图上Ａ、Ｂ、W分别表示乙醇、正己烷和水的纯物

5B 68.74℃

质, Ｃ、Ｄ、E点分别代表三个二元恒沸物,Ｔ点为Ａ-B-W三元恒沸物。 00℃W 1曲线BNW为三元混合物

在25℃时的溶解度曲线。曲线以下为两相共存区，以上为均相区，该曲线受

图2–32 恒沸精馏原理图

温度的影响而上下移动。图中的三元恒沸物组成点Ｔ室温下是处在两相区内。

以Ｔ点为中心，连接三种纯物质Ａ、Ｂ、W和三个二元恒沸组成点Ｃ、Ｄ、Ｅ，则该三角形相图被分成六个小三角形。当塔顶混相回流(即回流液组成与塔顶上升蒸汽组成相同）时, 如果原料液的组成落在某个小三角形内,那么间歇精

馏的结果只能得到这个小三角形三个顶点所代表的物质。为此要想得到无水乙醇，就应保证原料液的总组成落在包含顶点Ａ的小三角形内。但由于乙醇–水的二元恒沸点与乙醇沸点相差极小，仅0.15℃，很难将两者分开, 而己醇一正己烷的恒沸点与乙醇的沸点相差19.62℃,很容易将它们分开，所以只能将原料液的总组成配制在三角形的ATD内。

图中Ｆ代表乙醇–水混合物的组成，随着夹带剂正己烷的加入，原料液的总组成将沿着线而变化，并将与线相交于G点。这时，夹带剂的加入量称作理论恒沸剂用量，它是达到分离目的所需最少的夹带剂用量。如果塔有足够的分离能力， 则间歇精馏时三元恒沸物从塔顶馏出(56℃),釜液组成就沿着TA线向A点移动。但实际操作时，往往总将夹带剂过量，以保证塔釜脱水完全。这样，当塔顶三元恒沸物Ｔ出完以后，是出沸点略高于它的二元恒沸物，最后塔釜得到无水乙醇，这就是间歇操作特有的效果。

倘若将塔顶三元恒沸物(图中Ｔ点，56℃）冷凝后分成两相。一相为油相富含正己烷，一相为水相，利用分层器将油相回流，这样正已烷的用量可以低于理论夹带剂的用量。分相回流也是实际生产中普遍采用的方法。它的突出优点是夹带剂用量少，夹带剂提纯的费用低。

夹带剂的加入方式

夹带剂一般可随原料一起加入精馏塔中，若夹带剂的挥发度比较低，则应在加料板的上部加入，若夹带剂的挥发度比较高， 则应在加料板的下部加入。目的是保证全塔各板上均有足够的夹带剂浓度。

恒沸精馏操作方式

恒沸精馏既可用于连续操作，又可用于间歇操作。

夹带剂用量的确定

夹带剂理论用量的计算可利用三角形相图按物料平衡式求解之。若原溶液的组成为F点，加入夹带剂B以后，物系的总组成将沿FB线向着Ｂ点方向移动。当物系的总组成移到G点时，恰好能将水以三元恒沸物的形式带出，以单位原料液F为基准，对水作物料衡算，得

DXD水?FXF水

D?FXF水/XD水

夹带剂Ｂ的理论用量为

B＝D?XDB

式中；Ｆ---进料量；Ｄ一塔顶三元恒沸物量；Ｂ――夹带剂理论用量; XFi??i组分的原料组成；XDi一塔顶恒沸物中i组成。

三、实验图形：

恒沸精馏装置主体实图 恒沸精馏冷凝头 四：实验步骤

（1）恒沸剂（夹带剂）用量的确定

恒沸剂（夹带剂）理论用量的计算可利用三角形相图按物料平衡式求解。若原溶液的组成为F点，加入恒沸剂B以后，物系的总组成将沿FB线向着B点方向移动。当物系的总组成移到G点时，恰好能将水以三元恒沸物的形式带出，以单位原料液F为基准，对水作物料衡算，得：

DXD水=FXF水

D=FXF水/XD水

恒沸剂（夹带剂）B的理论用

量为：

B=D?X DB

式中：F—进料量；

D—塔顶三元恒沸物量；

B—恒沸剂（夹带剂）理论用

量；

XFi—ⅰ组分的原料组成；

XDi—塔顶恒沸物中ⅰ组成。

附恒沸剂的选择：1.必须至少能与

原溶液中一个组分形成最低恒沸

物，比原组分恒沸点低10℃以上。

2.在形成的恒沸物中，恒沸剂含量

应尽可能少，节省能耗。3.回收容

易，一是非均相恒沸物，二是挥发

度差异大。4.具有较小的汽化潜热，

节省能耗。5.价廉、来源广、无毒、

热稳定性好、腐蚀性小。

（2）实验操作步骤

1).检查仪器设备是否正常；

2).称取约150克95%乙醇（以色

谱分析为准），约80克的正己烷（AR

级）加入釜中。打开分馏头上回流阀、

下回流阀，关闭出料阀，集液器阀关

闭，注意各连接处要密闭（阀门不能

松脱，以防漏气）。

3).装好电炉（炉与三口烧瓶之间应有间隔），打开电源开关，开始加热，调节加热量，一般电压控制在120~130V

，开通冷却水。同时开始记录各项参数，

记录内容：时间、操作与现象、釜液温度、塔顶温度、加热电压。每20分钟记录一次。

4).当塔顶开始有回流时（塔顶温度56℃），让冷凝液全回流并保持10~20分钟，全回流过程中取三元恒沸物样品作色谱分析，考察其组成。

5).液体全回流结束后关闭分馏头下回流阀，利用分馏头出料阀调节回流比为2：1，还要控制好加热电压，并保持合适的液面，当水相不再增加时，将水相取出称重并做分析，记录其组成。

6).当塔顶水相全部出完后打开分馏头下回流阀，将分馏头中的油相全部放入塔中全回流（塔顶温度58~59℃）。注意回流比和加热电压，调节回流比为4：1，电压90V左右。保持釜液量，当油相馏出一定量后，塔顶温度明显上升，接近78℃，说明此时塔釜的水和正己烷已经基本被蒸出，开始在釜底取样分析乙醇浓度（取样时注意防止釜液冲出或吸到洗耳球中，还要将取样口的液体吹回去后再取，防止取的试样与上次相同），当塔釜液温度达到(乙醇沸点为78.3℃)80℃或乙醇浓度达到99.5%以上的分离要求时，实验结束。

7).关闭电源，降电炉，冷却实验装置，取出油相和抽出釜液分别称重并做组成分析。

五、 结果与讨论

取样经气相色谱分析乙醇含量为100%，部分原因可能是由于色谱仪的灵敏度不够。

第二篇：乙醚——水恒沸精馏系统

河南城建学院

----分离工程课程设计

题    目： 乙醚—水恒沸系统设计   

姓    名：   梁学辉        

班    级：  1113081班    

专    业： 煤炭深加工与利用 

院    系：化学与化学工程系          

指导教师： 赵顺泽       

目  录

设计条件及任务

 摘要                                  

一 文献综述    

二 设计方案的确定     

2.1确定设计方案的原则

2.2塔型选择

2.3操作条件的确定

2.4操作压力

2.5进料状态

2.6加热方式

三．夹带剂的选择

3.1夹带剂的加入方式

3.2恒沸精馏操作方式

3.3夹带剂用量的确定

四．计算

4.1精馏塔的物料衡算

4.2基团贡献法求活度系数

4.3相平衡常数的确定

4.4恒沸精馏的逐板计算

4.5塔板数计算

4.6全塔效率估算

五．塔体工艺尺寸计算

5.1堰高

5.2进口堰高和复液盘

5.3浮阀数目及排列

5.4塔径计算

5.5塔高计算

六．心得体会

七．参考文献

设计条件及任务

已知：精馏塔

进料量=100kmol/h的乙醚——水物系，进料中含乙醚99%，含水1%。在1atm，34.15⁰C形成非均象恒沸物，恒沸点含乙醚0.94885。

其液相组成如下：

水层含水0.9878，含乙醚0.0122；

乙醚层含水0.0564，含乙醚0.9436.                                                                                            

 若塔一底部得到含水0.000086的乙醚，塔二底部得到含乙醚0.0000046的水。

要求：

  设计恒沸系统。（需要用基团贡献法确定活度系数）

 

摘 要

精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工﹑炼油﹑石油化工等工业中得到广泛的应用。本设计的题目是乙醚—水二元物系恒沸精馏塔的设计。在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计内容包括精馏塔工艺设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。

恒沸精馏是一种特殊的分离方法。它是通过加入适当的分离媒质来改变被分离组分之间的汽液平衡关系，从而使分离由难变易。主要适用于含恒沸物组成且用普通精馏无法得到纯品的物系。通常，加入的分离媒质（亦称夹带剂）能与被分离系统中的一种或几种物质形成最低恒沸物，使夹带剂以恒沸物的形式从塔顶蒸出，而塔釜得到纯物质。这种方法就称作恒沸精馏。

乙醚的沸点为34.5℃，无色液体，极易挥发，气味特殊，极易燃，纯度较高的乙醚不可长时间敞口存放。

在常压下，用常规精馏方法分离乙醚–水溶液，最高只能得到浓度为95.57％（wt％）的乙醚。这是乙醚与水形成恒沸物的缘故，其恒沸点34.15℃,与乙醚沸点34.5℃十分接近，形成的是非均相最低恒沸物。采用一般的方法难以将他们彻底分离，所以应采用恒沸精馏的方式来对其进行分离。

精馏设备所用的设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下：

一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。

二：效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。

三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。

四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。

五：结构简单，造价低，安装检修方便。

六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。

一 文献综述

塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。

工业上对塔设备的主要要求是：

（1）生产能力大；

（2）传热、传质效率高；

（3）气流的摩擦阻力小；

（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；

（5）结构简单，材料耗用量少；

（6）制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。   

二 设计方案的确定

本设计采用恒沸精馏，塔顶上升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至储罐。该物系属于易分离物系，最小回流比比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用饱和蒸汽间接加热，塔底产品冷却后送至储罐。

塔型选择

根据生产任务，若按年工作日300天，每天开动设备24小时计算，产品流量为100kmol/h，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，选用浮阀塔。

 操作条件的确定

确定设计方案是指确定整个精馏装置的流程、各种设备的结构型式和某些操作指标。例如组分的分离顺序、塔设备的型式、操作压力、进料热状态、塔顶蒸汽的冷凝方式等。下面结合课程设计的需要，对某些问题作些阐述。

操作压力

蒸馏操作通常可在常压、加压和减压下进行。确定操作压力时，必须根据所处理物料的性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。例如，采用减压操作有利于分离相对挥发度较大组分及热敏性的物料，但压力降低将导致塔径增加，同时还需要使用抽真空的设备。对于沸点低、在常压下为气态的物料，则应在加压下进行蒸馏。当物性无特殊要求时，一般是在稍高于大气压下操作。但在塔径相同的情况下，适当地提高操作压力可以提高塔的处理能力。有时应用加压蒸馏的原因，则在于提高平衡温度后，便于利用蒸汽冷凝时的热量，或可用较低品位的冷却剂使蒸汽冷凝，从而减少蒸馏的能量消耗。

进料状态

进料状态与塔板数、塔径、回流量及塔的热负荷都有密切的联系。在实际的生产中进料状态有多种，但一般都将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中，这主要是由于此时塔的操作比较容易控制，不致受季节气温的影响。

加热方式

蒸馏釜的加热方式通常采用间接蒸汽加热，设置再沸器。有时也可采用直接蒸汽加热。然而，直接蒸汽加热，由于蒸汽的不断通入，对塔底溶液起了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下，塔底残液中易挥发组分的浓度应较低，因而塔板数稍有增加。采用直接蒸汽加热时，加热蒸汽的压力要高于釜中的压力，以便克服蒸汽喷出小孔的阻力及釜中液柱静压力。对于乙醚-水溶液，一般采用1.1~2.0KPa（表压）。

确定设计方案的原则

确定设计方案总的原则是在可能的条件下，尽量采用科学技术上的最新成就，使生产达到技术上最先进、经济上最合理的要求，符合优质、高产、安全、低消耗的原则。为此，必须具体考虑如下几点：

满足工艺和操作的要求

所设计出来的流程和设备，首先必须保证产品达到任务规定的要求，而且质量要稳定，这就要求各流体流量和压头稳定，入塔料液的温度和状态稳定，从而需要采取相应的措施。其次所定的设计方案需要有一定的操作弹性，各处流量应能在一定范围内进行调节，必要时传热量也可进行调整。因此，在必要的位置上要装置调节阀门，在管路中安装备用支线。计算传热面积和选取操作指标时，也应考虑到生产上的可能波动。再其次，要考虑必需装置的仪表(如温度计、压强计，流量计等)及其装置的位置，以便能通过这些仪表来观测生产过程是否正常，从而帮助找出不正常的原因，以便采取相应措施。

满足经济上的要求

要节省热能和电能的消耗，减少设备及基建费用。如前所述在蒸馏过程中如能适当地利用塔顶、塔底的废热，就能节约很多生蒸汽和冷却水，也能减少电能消耗。又如冷却水出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量，另方面也影响到所需传热面积的大小，即对操作费和设备费都有影响。同样，回流比的大小对操作费和设备费也有很大影响。

保证安全生产

例如苯属有毒物料，不能让其蒸汽弥漫车间。又如，塔是指定在常压下操作的，塔内压力过大或塔骤冷而产生真空，都会使塔受到破坏，因而需要安全装置。

以上三项原则在生产中都是同样重要的。但在化工原理课程设计中，对第一个原则应作较多的考虑，对第二个原则只作定性的考虑，而对第三个原则只要求作一般的考虑。

三 夹带剂的选择

     对恒沸精馏过程来说非常重要的是选择夹带剂，夹带剂选择的是否合适，对整个过程的有效性，经济性有密切的关系，夹带剂选择常从以下几个方面来考虑：

（1）    夹带剂所形成的恒沸物与被分离组分的沸点差，一般不得小于10摄氏度，分离易进行。

（2）    被分离组分在恒沸物中的含量要高，这样单位重量的夹带剂可以带出较多的被分离组分，可以达到节能，降低设备投资

（3）    容易回收，如在一般的条件下，经过冷凝能形成两个平衡的液相时，可以简化回收分离的过程，因此，对某一个被分离的系统，若有几种夹带剂可以选择时，优先考虑生成非均相恒沸物的夹带剂，若生成的是均相恒沸物，最好能用水洗分离，或改变恒沸组成中某一组分的量使其能分离为两液相。

（4）    具有一定的热稳定性，无腐蚀，无毒，来源方便，价格低廉。                         

   此题是乙醚和水，乙醚能与水以任意比例互相溶解，乙醚沸点是34.5摄氏度，水是100摄氏度，在选择乙醚脱水的夹带剂时，希望夹带剂能与水形成非均相共沸物，以简化回收的过程，与水形成的恒沸物有乙二醇乙醚，苯等有机化合物。

   从沸点，夹带剂回收，毒性，夹带剂用量等方面来比较，此题夹带剂选择苯比较合适。

(1)     夹带剂的加入方式

夹带剂一般可随原料一起加入精馏塔中，若夹带剂的挥发度比较低，则应在加料板的上部加入，若夹带剂的挥发度比较高，则应在加料板的下部加入。目的是保证全塔各板上均有足够的夹带剂浓度。

(2)     恒沸精馏操作方式

恒沸精馏既可用于连续操作，又可用于间歇操作。

(3)     夹带剂用量的确定 

夹带剂理论用量的计算可利用三角形相图按物料平衡式求解之。若原溶液的组成为F点，加入夹带剂B以后，物系的总组成将沿线向着Ｂ点方向移动。当物系的总组成移到G点时，恰好能将水以三元恒沸物的形式带出，以单位原料液F为基准，对水作物料衡算，得

夹带剂Ｂ的理论用量为

式中；Ｆ---进料量；Ｄ一塔顶三元恒沸物量；Ｂ――夹带剂理论用量;

组分的原料组成；一塔顶恒沸物中i组成。

四．计算

精馏塔的物料衡算

查阅文献，整理有关物性数据

水和乙醚的物理性质

原料液级塔顶、塔底产品的摩尔分率

乙醚的摩尔质量   

水的摩尔质量 

               

               

                   

原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量

 

用基团贡献法确定活度系数

活度系数计算

基团贡献法

（1）塔顶活度系数计算

r₁=V_kⁱ R_k=4*0.9183=3.6732    r₂=∑V_kⁱ R_k=0.92

q₁=∑V_kⁱ Q_k=4*0.780=3.12       q₂=∑V_kⁱ Q_k=1.40

θ₁===0.9739             θ₂==0.0261

ø₁==0.9853

ø₂=0.0147

L₁==5（3.6732-3.12）-（3.6732-1）=-5.4392

L₂==-2.32

㏑r₁^c=㏑㏑=-0.08164

㏑r₂^c=1.7258

查得相互作用参数

a₁₃₇=-314.7           a₁₃₁₃=0.0        a₇₁₃=540.5     a₇₇=0

根据a确定ψ₇₁₃=exp(-)

即ψ₁₃₇=2.7845    ψ₁₃₁₃=1       ψ₇₁₃=0.17224      ψ₇₇=1

㏑Γ₁₃^（1）=0             ㏑Γ₇^（2）=0

X₁₃=

X₇=0.0147  

θ₁₃=

θ₇=0.0932

㏑Γ₁₃=0.78[1-㏑(0.9068+0.0932*2.7845)-]=0.10376

㏑Γ₇=-0.2098

㏑Γ₁₃^R=V₁₃⁽¹⁾( ㏑Γ₁₃-㏑Γ₁₃⁽¹⁾)=4(0.10376-0)=0.41504

㏑Γ₇^R=-0.2098

㏑r₁=㏑r₁^c+㏑r₁^R=-0.08164+0.41504=0.3334

所以r₁=1.3957

㏑r₂=1.516

所以r₂=4.55

同样计算出塔底r₁=178   r₂=1.002

相平衡常数计算

此题的情况是：气象是理想气体组成的理想溶液，液相为非理想溶液：

由于在低压下气相接近理想气体和理想溶液，即

γ_iv=1      f_iv⁰=P

液相为非理想溶液：γ_il≠1         f_il⁰=P_i⁰

即K_i=

乙醚的饱和蒸汽压计算：

A-=2.0014

所以P_i⁰=100Kpa

K_i==1.3774

恒沸精馏的逐板计算：

需要通过计算求出以下数据：W₁   W₂        L₁     L₂

全塔物料衡算：

     对整个系统：   F= W₁ +W₂

Fx_F=W₁x_w+W₂

由以上公式可知：

               W₁=（）F

 

各塔的汽，液相流量V,L以及塔底产物量W计算：

W₁=（）F=(kmol/h)

W₂=（）F=(kmol/h)

对一个塔作物料衡算，应有：

L₁=+W₁

              L₁X₁=y_v+ W₁x_w

因此，可得

           ==(kmol/h)

           L₁=(kmol/h)

           R=

对二塔进行物料衡算，参照以上形式则有：

             =

             L₂=(kmol/h)

             R

对两个塔中任一个塔的第m板和第m+1板作物料衡算，可得

             Lx_m+1=

             L=

则

            

因此

             Y

上式即为塔的操作线方程，此操作线显然通过（y=x_w,x=x_w）以及（y=y_v,x=x₁和x₁₁）两点，其斜率为R^，

①计算W₁   ，W₂

W₁=（）F

=(kmol/h)

②一塔L₁  ，  V₁的计算：

L₁= 

=(kmol/h)

= L₁-W₁=132.1025-94.855=37.2475(kmol/h)

②二塔L₂  ，  V₂  的计算：

L₂=（）*W₂=1.0002(kmol/h)

V₂=L₂-W₂=1.0002-0.9999954=0.OOO2(kmol/h)

一塔，二塔所需理论板数的计算：

一塔以水为轻组分计算其所需塔板数：

K₁=

X_W+1=

N=

二塔以乙醚为轻组分， 故：

K₂=         （x_E,y_a2为恒沸组成）

R

N=

全塔效率的估算

用奥康奈尔法()对全塔效率进行估算：

由相平衡方程式可得

根据乙醇~水体系的相平衡数据可以查得：

           (塔顶第一块板)

               (加料板)

               (塔釜)

因此可以求得：

全塔的相对平均挥发度：

全塔的平均温度：

在温度下查得：

因为

所以，

全塔液体的平均粘度：

全塔效率

五．塔体工艺尺寸计算

堰高

采用平直堰，堰高

取，则

进口堰高和受液盘

本设计不设置进口堰高和受液盘

浮阀数目及排列

采用F₁型重阀，重量为33g，孔径为39mm。

浮阀数目

浮阀数目

气体通过阀孔时的速度

取动能因数，那么，因此

个

塔径的计算

气、液相体积流率为：

由，式中C由求取，其中由汽液负荷因子曲线图查取，图横坐标为

取板间距，，板上液层高度，则

查汽液负荷因子曲线图得

取安全系数为0.7，则空塔气速为：

按标准塔径圆整后为。

塔截面积为：

精馏塔有效高度的计算

精馏段有效高度为

      =(14-1)0.45=5.85m

提馏段有效高度为

       =(21-1)0.45=9.00m

在进料孔上方在设一人孔，高为0.6m

故精馏塔有效高度为:5.85+9.00+0.6=15.45m

   经过计算，此恒沸系统设计满足题目给定的要求。

六.个人心得体会及改进意见

经过两个星期的课程设计，终于完成了《乙醚----水恒沸精馏》的课程设计。总的来说，这次设计的内容比较复杂，计算量很大。

万事开头难，刚开始着手计算时，思路有点混乱，不知道应该先算哪个储料罐里的物料量。在老师详细地讲解与分析下，终于茅塞顿开。赵老师仔细地把计算过程中容易算错的位置给我们指出，并且把工艺流程仔细地讲解了一遍。接下来的计算可以说是游刃有余了。虽然在计算的过程中仍会遇到一些小小的困难，但是通过与同学和组员之间的讨论，问题也很快就解决了。

课程设计是一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。在整个教学计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。

    课程设计不同于平时的作业，在设计中需要我们自己根据自己的设计任务来做出决策，确定自己的方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程设计对于培养我独立工作能力方面有很好的实践意义。

经过这将近俩周的设计课程不仅是对我对于课本知识的一种检验，而且也让我学到了很多课本上没有的知识，并学会了自己动手思考解决问题的能力。如我的设计任务是分离苯—甲苯连续精馏筛板塔，首先就是根据已知条件进行基础数据的搜集，同时进行物料衡算，工艺尺寸计算等方面数据的计算。待数据都准备好还要根据自己设计任务的要求选择合适的工艺流程，并设计出符合要求的工艺流程图，并根据自己对数据的处理来设计主设备图以及其他个别小部件的绘制等问题，这都需要自己对自己的设计任务整体的把握，并积极的和老师，同学进行讨论并最终做出最终的决定。

但毕竟我们是第一次亲自的来设计一个工艺设备图，其中的不成熟地方肯定很多，所以也存在很多的地方需要进行修改，如对于工艺流程图的绘制时由于布局的不太合理，使得其中有些管道，辅助设备的设计存在着很大的问题，同时应在产品罐和釜残液罐处再各设计一个导出泵。对于主设备图有很多的地方需要精确的确定，如对于筒体的壁厚问题我一直没有找到很权威的资料来证明它是怎么选取的，因此在选取的时候没有很正确的依据。还有其他的地方需要改进。但我相信人都是在探索中前进的，经过这次的设计后以后的设计就会做的更好。

七.参考文献

⑴张顺泽，刘丽华，徐辉，李翔，马江涛，《分离工程讲义》

⑵柴诚敬主编《化工原理》下册，天津大学华工学院，高等教育出版社，2006.1

⑶大连理工大学主编《化工原理》下册，高等教育出版社，2002.12

⑷谭天恩，李伟等编著《过程工程原理》，北京：化学工业出版社，2004.8

⑸大连理工大学化工原理教研室主编《化工原理课程设计》。高等教育出版社。

（6）陈敏恒等.化工原理.第二版化.学工业出版社.1999

（7）谭天恩,麦本熙,丁惠华.化工原理(上、下册) .第二版.北京：化学工业出版社,1998

（8）贾绍义,柴诚敬主编.化工原理课程设计.天津:天津大学出版社,2002

（9）马沛生，李永红，《化工热力学》 通用型