精馏部分作业。
原题。分离工业废醇100kmol/h，组成为甲醇(30%,wt)、乙醇(60%,wt)、水(10%,wt)，要求得到工业甲醇、工业乙醇。进行模拟计算：
1) 确定分离流程，给出物料平衡和热量平衡；
2) 给出设备参数（nt,nf)操作参数(操作压力、回流比)、 设备中的温度和各组分浓度分布；
3) 讨论改进方案，可减少投资或节能。
一、粗略计算。
乙醇78.4 °c，工业乙醇纯度为95%。甲醇沸点64.7℃，工业甲醇纯度95%。
乙醇水共沸点78.15℃。乙醇水的共沸物乙醇占95.6 %
b1蒸馏出工业酒精，而水与乙醇的共沸物从塔釜进入b2，在b2中分离。
需两步精馏确定流程如下。
设进料温度298k,压力1atm,初始假设两塔塔板数为35，回流比2，馏出速度率50k,20k,第20快板进料，得结果为。
可知，有以下问题：
1. b1up甲醇提取充分但纯度不足，含有过多的乙醇；
2. b2up乙醇纯度接近，但**率太低，b2low损失过多的乙醇。
二、参数改进。
1、对甲醇纯度的改进。
1） 采出率对b1up甲醇纯度影响。
用敏感度分析得。
故确定b1采出率为0.3
2）总塔板数对b1up甲醇纯度影响。
故定为27块塔板。
3）进料位置对b1up甲醇纯度影响。
故进料位置选为15
4）回流比对b1up甲醇纯度影响。
回流比选定5.0即可。
5）第一块板压力对b1up甲醇纯度影响。
因减压蒸馏花费巨大，故仍然选定101325pa一个大气压。
此时的结果为。
b1up满足工业乙醇的需要。
但此时b1low的甲醇含量高达5%，将严重影响乙醇的纯度，故进行调整。
令塔板总数为40块，第15块板进料，采出率0.34得。
满足要求。2、对乙醇纯度的改进。
1） 采出率对塔顶，塔釜采出乙醇纯度的影响。
其中从0.8 开始出现错误。
0.8时将回流比调整为4得。
回流比 low up
0.81 6.1367e-87 0.9362375
0.82 3.3579e-90 0.9313211
0.83 2.5038e-90 0.926456
0.85 1.5104e-90 0.9168767
但因0.8起错误不断，难以分析，再加以乙醇**不高，浪费一些也没有关系，故定为0.79
2）总塔板数对塔顶，塔釜采出乙醇纯度的影响。
故选择30块板。
3）进料位置对塔顶，塔釜采出乙醇纯度的影响。
其中29,30错误逐一运算对比得。
板数 low up
故选定27块。
此时结果为。
仍然不符合要求。
改变回流比，效果仍然不佳。
4）此时将两塔的塔内气压均改成0.5atm刚好符合要求。
最终设计。进料 298k 1atm
b1 nt=40 nf=15 采出率=0.34 回流比=5 操作压力=0.5atm
b2 nt=30 nf=27 采出率=0.79 回流比=5 操作压力=0.5atm
所得产品。工业甲醇纯度=0.9975 产量= 0.3046828kg/s **率=99.8%
工业乙醇纯度=0.9508 产量= 0.6202422kg/s **率=98.85%
物料平衡。热量平衡。
b1 condenser heat duty -1.71797e+06 watt reboiler heat duty 2.17761e+06 watt
b2 condenser heat duty -2.9221e+06 watt reboiler heat duty 3.511e+06 watt
设备温度。讨论改进方案，可减少投资或节能。
1. 如果能使用破解水-乙醇共沸的材料一起蒸馏，将可以大大降低花在塔板数，塔釜加热，和减压蒸馏的资金。
2. 可用b1up,b2up,b2low三个产出流的热量加热原料，以降低b1蒸馏塔的热负荷。
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