乙醇水精馏塔设计
化工原理乙醇精馏塔设计
目录乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 (2)前言 (4)精馏塔优化设计计算 (5)一精馏流程的确定 (5)二塔的物料衡算 (5)三塔板数的确定 (7)四、塔的工艺条件及物性数据计算 (10)五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (13)六、塔板主要工艺尺寸的计算 (14)七、塔版流体力学验算 (17)浮阀塔板工艺设计计算结果 (22)心得体会 (23)参考文献 (24)精馏塔优化设计任务书一、设计题目乙醇—水溶液连续精馏塔优化设计二、设计条件1．处理量：17500 （吨/年）2．料液浓度： 35 （wt%）3．产品浓度： 93 （wt%）4．易挥发组分回收率： 99%5．每年实际生产时间：7200小时/年6. 操作条件：①间接蒸汽加热；②塔顶压强：101.3kpa（绝对压强）③进料热状况：泡点进料；三、设计任务a) 流程的确定与说明；b) 塔板和塔径计算；c) 塔盘结构设计i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图；ii. 流体力学验算；iii. 塔板负荷性能图。
d) 其它i. 加热蒸汽消耗量；ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量e) 有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图，编写设计说明书。
乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计（南华大学化学化工学院，湖南衡阳 421001）摘要：设计一座连续浮阀塔，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主要尺寸的计算，工艺设计和附属设备结果选型设计，完成对乙醇-水精馏工艺流程和主体设备设计。
关键词：精馏塔浮阀塔精馏塔的附属设备（Department of Chemistry,University of South China,Hengyang 421001）Abstract: The design of a continuous distillation valve column, in the material, product requirements and the main physical parameters and to determine the size, process design and selection of equipment and design results, completion of the ethanol-water distillation process and equipment design theme.Keywords: rectification column, valve tower, accessory equipment of the rectification column.前言精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）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应用。
乙醇和水的精馏塔设计
乙醇和水的精馏塔设计精馏是一种分离液体混合物中组分的常用方法，可通过蒸馏分离甲醇和水的混合物。
对于乙醇和水的精馏塔设计，需要考虑一系列参数和流程，包括进料组成、操作压力、图形塔塔板、冷凝器设计、降低能量消耗等。
以下是一个基本的乙醇和水的精馏塔设计方案。
1.塔板设计在乙醇和水的精馏塔设计中，决定了塔板数的重要参数是所需的乙醇纯度。
一般来说，纯度要求越高，所需的塔板数就越多。
可使用的常用塔板设计方法有McCabe-Thiele方法和Ponchon-Savarit方法。
2.冷凝器设计冷凝器用于冷凝乙醇蒸汽，使其凝结成液体后下降到下部分的收集器中。
冷凝器设计需要考虑的重要参数包括进料温度、出料温度、乙醇和水的蒸汽压力和流量等。
一般来说，选择多管冷凝器比单管冷凝器更适合于高效的冷凝过程。
3.降低能量消耗乙醇和水的精馏过程中，能量消耗是一个重要的考虑因素。
为了降低能量消耗，可以引入热回收系统，如热交换器，将高温的废气中的热能回收使用。
此外，也可以考虑采用较低的操作压力，通过降低汽化温度来减少所需的加热能量。
4.控制塔板温度在乙醇和水的精馏塔设计中，控制各个塔板的温度非常重要，以确保塔板能够正常工作。
一种常见的温度控制方法是在塔板上设置温度传感器，并通过自动化控制系统调节冷凝器的冷却剂流量来控制塔板温度。
5.回流比的选择回流比是决定乙醇和水精馏塔效率的重要因素。
回流比的选择应根据塔板的数量、损失和乙醇纯度等因素来合理决定。
一般来说，较高的回流比可以提高纯度，但同时也会增加能源消耗。
6.热平衡以上是一个基本的乙醇和水的精馏塔设计方案。
根据实际情况和具体需求，还需要根据实际的进料组成、产量、纯度和环境要求等因素进行调整。
乙醇-水精馏塔设计报告
（封面）XXXXXXX学院乙醇-水精馏塔设计报告题目：院（系）：专业班级：学生姓名：指导老师：时间：年月日目录第一章设计任务书 (1)第二章设计方案的确定及流程说明 (2)2.1 塔类型的选择 (2)2.2 塔板形式的选择 (3)2.3 设计方案的确定 (4)第三章塔的工艺计算 (6)3.1物料衡算 (6)3.2理论板数，板效率及实际板数的计算 (10)3.3平均参数、塔径、塔高的计算 (14)第四章塔板结构设计 (21)4.1塔板结构尺寸的确定 (21)4.2塔板流体力学计算 (23)第五章塔板负荷性能图 (28)5.1 精馏段 (28)5.2提馏段 (30)第六章附属设备设计 (33)6.1产品冷却器 (33)6.2接管 (34)6.3其他 (35)第七章设计方案的比较与讨论 (36)第一章设计任务书一、设计题目：乙醇—水精馏塔本设计是根据生产实际情况并加以一定程度的简化而提出的。
二、设计任务及条件1.进精馏塔料液含乙醇25%（质量），其余为水。
2.产品乙醇含量不得低于94%（质量）。
3.残液中乙醇含量不得高于0.1%（质量）。
4.生产能力为日产（24小时）50吨94%的乙醇产品5.操作条件：精馏塔顶压力：4KPa（表压）进料状况：泡点进料回流比：R/R min=1.6单板压降：不大于667 Pa加热蒸汽压力：101.3kPa（表压）6.设备形式：浮阀塔7.厂址：天津地区第二章设计方案的确定及流程说明2.1 塔类型的选择塔设备的种类很多，按操作压力可分为常压塔、加压塔和减压塔；按塔内气液相接触构件的结构形式又可分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔和填料塔各有适用的环境，具体板式塔和填料塔性能的比较可见下表1：表1 板式塔和精馏塔的比较类型板式塔填料塔结构特点每层板上装配有不同型式的气液接触元件或特殊结构，如筛板、泡罩、浮阀等；塔内设置有多层塔板，进行气液接触塔内设置有多层整砌或乱堆的填料，如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等散装填料，格栅、波纹板、脉冲等规整填料；填料为气液接触的基本元件操作特点气液逆流逐级接触微分式接触，可采用逆流操作，也可采用并流操作设备性能空塔速度（亦即生产能力）高，效率高且稳定；压降大，液气比的适应范围大，持液量大，操作弹性小大尺寸空塔气速较大，小尺寸空塔气速较小；低压时分离效率高，高压时分离效率低，传统填料效率较低，新型乱堆及规整填料效率较高；大尺寸压力降小，小尺寸压力降大；要求液相喷淋量较大，持液量小，操作弹性大制造与维修直径在600mm以下的塔安装困难，安装程序较简单，检修清理容易，金属材料耗量大新型填料制备复杂，造价高，检修清理困难，可采用非金属材料制造，但安装过程较为困难适用场合处理量大，操作弹性大，带有污垢的物料处理强腐蚀性，液气比大，真空操作要求压力降小的物料在本设计中，之所以选用板式塔，塔底为直接蒸汽加热，板式塔塔底无需再添加气体初始分布装置，且塔顶和进料口位置无需添加液体初始分布装置；另一方面，塔板所需费用要远低于规整填料，正式是因为板式塔的结构简单，造价较低两大优点，导致具有比较大的经济优势。
乙醇_水精馏塔设计说明
乙醇_水精馏塔设计说明
1.设备选型
2.工艺流程
(1)加热阶段：将乙醇_水混合物加热到沸点，使其部分汽化，进入下一个阶段。
(2)蒸馏阶段：乙醇和水在塔内进行汽液两相的分离，高纯度的乙醇向上升腾，低纯度的水向下流动。
(3)冷凝阶段：将高纯度的乙醇气体冷凝成液体，便于收集和储存。
(4)分离阶段：将冷凝后的液体进一步分离，得到纯度较高的乙醇和水。
3.操作参数
(1)温度控制：加热阶段需要将混合物加热到适当的沸点，通常控制在80-100摄氏度。
而在蒸馏阶段，控制塔顶和塔底的温度差异，有助于提高分离效果。
(2)压力控制：塔的进料和出料口通常需要控制一定的压力，以保证流量的稳定。
(3)流量控制：塔内液体的流速对塔的操作效果有较大影响，需保持适当的流速，通常通过调节塔顶和塔底的流量或液位来实现。
4.塔的结构及内件设计
乙醇_水精馏塔的结构包括塔壳、进料装置、分离器、冷凝器、再沸器、集液器等。
其中，塔内需要配置一些内件，如填料和板式塔板等，以
提高传质和传热效果。
填料可采用金属或塑料材料，板式塔板可选用槽式、波纹式等不同形式。
通过合理配置和设计这些内件，提高乙醇_水分离效果。
综上，乙醇_水精馏塔的设计需要综合考虑设备选型、工艺流程、操
作参数以及塔的内部结构等因素。
通过合理的设计和选择，可以实现高效
分离乙醇和水的目的。
分离乙醇水的精馏塔设计
分离乙醇水的精馏塔设计简介在化学工业中，乙醇是一种常见的有机溶剂，广泛应用于药品、肥料和燃料等领域。
然而，乙醇在自然界中通常以水溶液的形式存在。
因此，在乙醇的生产过程中，需要对乙醇水溶液进行分离，以获得高纯度的乙醇。
精馏是一种常用的分离技术，通过利用混合液中组分的不同沸点，将其分离出来。
本文将介绍一种用于分离乙醇水的精馏塔设计方案。
原理精馏塔是精馏过程中的关键设备，它通过将混合液引入塔内，在塔内的驱动下，乙醇和水分别以不同的沸点汽化，然后经过凝结再回流到塔中，最终分离乙醇和水两种组分。
精馏塔的设计考虑了以下几个方面：1.塔内结构：塔内通常设有塔板或填料来增加表面积，从而增加传热和传质效率。
常见的填料包括泡沫塞、环形填料等。
2.塔底结构：塔底设有汽液分离器，用于将汽相和液相分离，并通过不同的出口引出。
3.冷凝器：冷凝器用于冷却出塔顶的汽相，并将其转化为液相，以便于回流到塔内。
4.塔顶结构：塔顶设有乙醇和水的分出口，分别将高纯度的乙醇和水引出。
设计方案在分离乙醇水的精馏塔设计中，应考虑以下几个关键因素：1. 乙醇和水的沸点差异乙醇和水的沸点差异较小，约为7-9℃。
因此，在设计中应选择合适的操作条件，使得乙醇和水能够有效分离。
一种常见的方式是增加塔板或填料层数，以增加传热和传质效率，从而提高分离效果。
2. 塔板或填料的选择塔板和填料是精馏塔中常用的结构。
塔板通常采用筛板或穿孔板，其目的是将混合液均匀分布到塔板上，并提供足够的接触面积。
而填料则是通过增加表面积来增加传质效率，常用的填料包括泡沫塞、环形填料等。
在乙醇水分离的精馏过程中，应选择适合的塔板或填料，以提高分离效率。
3. 回流比的选择回流比是指回流到精馏塔的液相与塔顶产品的比例。
回流比的选择直接影响到塔的分离效果。
一般来说，较高的回流比能够提高精馏塔的分离效率，但同时也增加了能耗。
因此，需要根据实际情况选择合适的回流比。
结论乙醇水的精馏塔设计是分离乙醇的重要工艺步骤。
分离乙醇水的精馏塔设计
分离乙醇水的精馏塔设计乙醇水精馏塔是一种用于分离乙醇和水的设备。
在这种精馏塔中，乙醇和水的混合物被加热，使其沸点降低，然后通过不同的沸点将两种液体分离出来。
下面是一个简单的乙醇水精馏塔设计：1. 塔体设计：精馏塔通常由一个垂直的圆柱形塔体和内部填料组成。
塔体内部通常分为若干个段，每个段都有一个或多个塔板或填料层。
通过管道，将混合物从底部引入，加热蒸发，然后从顶部输出。
2. 加热系统：乙醇水混合物在精馏塔中被加热，使其沸点降低。
通常采用蒸汽或热水来加热塔体，通过外部加热交换器将能量传递给塔体内的混合物。
3. 分离原理：乙醇和水的沸点不同，所以在塔体内加热时，乙醇和水会分别蒸发，并在不同的段或填料层分离。
乙醇的沸点比水低，所以乙醇首先蒸发，然后在塔体内向上升，水则在更低的位置蒸发，形成乙醇和水的分离。
4. 冷凝系统：在塔体的顶部设置冷凝器，将上升的蒸汽冷凝成液体，分离出乙醇和水。
分离后的乙醇和水分别通过不同的管道送出。
5. 控制系统：精馏塔需要一个精确的控制系统来控制加热和冷却过程，以确保分离效果达到最佳状态。
总的来说，乙醇水精馏塔通过加热和冷凝的过程，利用乙醇和水的沸点差异，将两种液体有效分离。
这种精馏塔设计可以在工业生产中用于大规模分离乙醇和水，满足不同领域的需求。
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6. 塔板或填料层设计：精馏塔内部通常设置有塔板或填料层，用于增加表面积，促进蒸汽和液体的接触，从而促进分离。
常用的塔板类型包括泡沫塔板和穿孔塔板，填料层则可以选择球状或鼓形填料等。
这些设计可有效提高乙醇和水的分离效率。
7. 操作方法：在精馏过程中，需要注意控制加热温度、冷却温度、流速等参数，以保证所得到的乙醇和水的纯度和分离效率。
为此，通常采用自动化控制系统，监测和调整各项参数，提高操作的稳定性和效率。
8. 安全措施：在乙醇水精馏过程中，需要注意防止乙醇的挥发和着火，避免发生危险。
因此，需要设置相应的通风排气系统，并且保证设备的密封性良好。
分离乙醇水精馏塔设计
分离乙醇水精馏塔设计引言乙醇水分离是化工工程中常见的一种操作，通过精馏塔可以实现乙醇与水的分离。
本文将针对乙醇水精馏塔的设计进行介绍，包括塔的结构、工艺参数和操作步骤等。
1. 塔的结构乙醇水精馏塔的结构一般分为以下三部分：顶部蒸汽分离器、中部塔板和底部回流器。
1.1 顶部蒸汽分离器顶部蒸汽分离器用于将乙醇和水的混合物中的乙醇蒸汽与未能蒸发的液体进行分离。
蒸汽分离器一般由分离器壳体、液体收集器和气流分布器等部件组成。
1.2 中部塔板中部塔板用于增加塔板的数量，增加乙醇与水之间的接触面积，更好地实现分离效果。
塔板一般由塔板壳体、孔板和气液分布装置等组成。
1.3 底部回流器底部回流器主要用于分离塔的底部液相产物，以保证乙醇的纯度。
回流器一般由回流器壳体、回流管和液体收集器等组成。
2. 工艺参数在设计乙醇水精馏塔时，需要考虑的工艺参数包括塔板的数量、塔板的间距、塔底的回流比等。
2.1 塔板数量塔板的数量决定了乙醇与水之间的接触面积。
一般来说，塔板数量越多，分离效果越好。
但是过多的塔板会增加设备投资成本，因此需要在分离效果和经济性之间进行平衡。
2.2 塔板间距塔板间距的选择也是很重要的。
间距过大会减少塔板数量，使得乙醇与水之间的接触面积减小；间距过小则增加回流液的沉降阻力，使得分离效果下降。
因此，需要根据具体工艺要求进行合理的选择。
2.3 回流比回流比是指回流到塔顶的液体与塔底的进料流量之比。
回流比的选择对精馏塔的分离效果有着直接的影响。
一般来说，较大的回流比能够减小塔底的进料液温度，提高塔板效率。
但是过大的回流比也会增加能耗，增加设备运行成本。
3. 操作步骤乙醇水精馏塔的操作步骤一般分为以下几个步骤：装填填料、预热操作、生产操作和停车操作。
3.1 装填填料首先需要将塔内的填料装填好。
填料的选择要考虑填料的表面积、缝隙率和液体分布性等因素。
常见的填料有波纹板、环形填料和反光板等。
3.2 预热操作在正式运行之前，需要进行预热操作。
化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计浮阀塔
化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计浮阀塔化工原理课程设计：乙醇水精馏塔设计浮阀塔引言乙醇是一种广泛应用的有机化合物，其处理往往伴随着醇类分离、纯化和精制等步骤。
其中，对乙醇的蒸馏是最基本的处理方法之一。
由于乙醇和水的沸点很接近，所以在蒸馏过程中需要使用高效的分离塔，以充分分离乙醇和水。
本文以设计浮阀塔进行乙醇水精馏为案例，介绍了乙醇水精馏塔的设计流程和具体实现方法，以及浮阀塔在乙醇水精馏中的优点和局限性。
一、浮阀塔的概念及优点浮阀塔是目前常用的塔板设备之一。
其根据液位高低自动控制阀板开度，使液量自动调节，从而实现了自动调节的效果。
它不仅可以减少运行成本，而且可以提高分离效率，是一种高效的精馏设备。
与其他塔板设备相比，浮阀塔有以下优点：1. 较高的承载能力：浮阀塔可以承载高负荷，因为其在塔板上的负荷更加均匀。
2. 自动调节的效果：由于准确的液位控制，浮阀塔可以自动调节输入的液位和输出的液位，从而保证了稳定的操作状态。
3. 优异的分离效果：浮阀塔的逐个塔板上都设置有流分离孔，可以更有效地冷却和分离不同种类的液体。
二、乙醇水精馏塔的设计要点2.1 分离原理乙醇和水具有接近的表面张力、质量和沸点，因此在精馏过程中分离较难。
在浮阀塔精馏中，由于塔板上呈波浪形的流形状，液体的流动不断加速和减速，从而促进了液体分离。
同时，浮阀可以减小气液流动的阻力，从而有利于提高精馏效率。
因此，乙醇水精馏采用了浮阀塔的精馏过程来分离乙醇和水，不仅能够有效地分离乙醇和水，并且能够节约能源和提高生产效率。
2.2 浮阀塔的设计计算在浮阀塔的设计过程中，需要考虑以下因素：1. 塔板情况：塔板以及塔板上的流分离孔和浮阀应设计和选用合适的形状和大小。
2. 分离塔高：塔的高度越高，分离效果越好，但成本也相应增加。
3. 精馏温度：通过改变精馏温度可以控制乙醇和水的蒸汽压，从而影响精馏效果。
4. 气液流量比：气液流量比可以影响塔板的液态和气态的几何结构，从而影响塔板的分离效果。
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⑴综合运用“化工原理”和相关选修课程的知识，联系化工生产的实际完成单元操作的化工设计实践，初步掌握化工单元操作的基本程序和方法。
⑵熟悉查阅资料和标准、正确选用公式，数据选用简洁，文字和工程语言正确表达设计思路和结果。
⑶树立正确设计思想，培养工程、经济和环保意识，提高分析工程问题的能力。
二、设计任务及操作条件在一常压操作的连续精馏塔内分离乙醇－水混合物。
生产能力（塔顶产品）3000 kg/h操作周期 300 天／年进料组成 25% （质量分数，下同）塔顶馏出液组成≥94%塔底馏出液组成≤0.1%操作压力 4kPa（塔顶表压）进料热状况泡点单板压降：≤0.7 kPa设备型式筛板三、设计内容：(1) 精馏塔的物料衡算；(2) 塔板数的确定：(3) 精馏塔的工艺条件及有关物件数据的计算；(4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算；(5) 塔板主要工艺尺寸的计算；(6) 塔板的流体力学验算：(7) 塔板负荷性能图；(8) 精馏塔接管尺寸计算；(9) 绘制生产工艺流程图；(10) 绘制精馏塔设计条件图；(11) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。
[ 设计计算 ]（一）设计方案选定本设计任务为分离水－乙醇混合物。
原料液由泵从原料储罐中引出，在预热器中预热至84℃后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却至25℃后送至产品槽；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供气相流，塔釜残液送至废热锅炉。
1精馏方式：本设计采用连续精馏方式。
原料液连续加入精馏塔中，并连续收集产物和排出残液。
其优点是集成度高，可控性好，产品质量稳定。
由于所涉浓度范围内乙醇和水的挥发度相差较大，因而无须采用特殊精馏。
2操作压力：本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于乙醇和水这类非热敏沸点在常温（工业低温段）物系分离。
3塔板形式：根据生产要求，选择结构简单，易于加工，造价低廉的筛板塔，筛板塔处理能力大，塔板效率高，压降较低，在乙醇和水这种黏度不大的分离工艺中有很好表现。
4加料方式和加料热状态：加料方式选择加料泵打入。
由于原料温度稳定，为减少操作成本采用30度原料冷液进料。
5由于蒸汽质量不易保证，采用间接蒸汽加热。
6再沸器，冷凝器等附属设备的安排：塔底设置再沸器，塔顶蒸汽完全冷凝后再冷却至65度回流入塔。
冷凝冷却器安装在较低的框架上，通过回流比控制期分流后，用回流泵打回塔内，馏出产品进入储罐。
塔釜产品接近纯水，一部分用来补充加热蒸汽，其余储槽备稀释其他工段污水排放。
（二）精馏塔的物料衡算原料液处理量为3000kg/h,（每年生产300天），塔顶产品组成94%（w/w）乙醇。
原料25%（w/w）乙醇水溶液，釜残液含乙醇0.1%（w/w）的水溶液。
分子量M水=18 kg/kmol；M乙醇=46 kg/kmol。
1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率原料摩尔分数：x F=（0.25/46）/(0.25/46+0.75/78)=0.1154塔顶摩尔分数：x D=（0.94/46）/（0.94/46+0.06/18）=0.860塔釜残液的摩尔分数：x W=(0.001/46)/(0.001/46+0.999/18)=0.00042原料及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F=0.1154*46+(1-0.1154)*18=21.2312kg/kmolM D=0.860*46+(1-0.86)*18=42.08kg/kmolM W=0.0004*46+(1-0.0004)*18=18.0112kg/kmol乙醇的物料衡算 19.63*0.1154=0.86*D+0.0004*W解得：塔顶采出量 D=2.626塔底采出量 W=17.004（三）精馏工艺条件计算1.理论塔板数N T 的求取错误!未找到引用源。
确定回流比R乙醇—水属于理想物系，可采用图解法求回流比R和理论塔板数。
错误!未找到引用源。
由手册查得乙醇—水物系的气液平衡数据，绘出x-y图，见下图。
常压下乙醇—水溶液的t-x-y图常压下乙醇—水溶液的t-x-y图错误!未找到引用源。
求最小回流比及操作回流比。
采用作图法求最小回流比，在图1中对角线上，自点G（0.115，0.115）作垂线ec即为进料线，该线与平衡线的交点坐标为 y=0.45 x=0.115故最小回流比为R min=(0.86-0.45)/(0.45-0.115)=1.22 取操作的回流比为 R=2R min=2*1.22=2.44 取整 R=2.5错误!未找到引用源。
求气液相负荷L=RD=2.5*2.626=6.565V=（R+1）D=3.5*2.626=9.191L′=L+F=6.565+19.63=26.195V′=V=9.191错误!未找到引用源。
求操作线方程精馏段操作线方程为: Y=L*X/V + D*X D/ V =0.714ⅹ+0.246提馏段操作线方程为: Yˊ= Lˊ*Xˊ/Vˊ - W*X W/ Vˊ=2.85ⅹ′-0.0007⑵确定理论塔板数。
结果见上图，得理论塔板数N T =15块（不包括再沸器），精馏段12块，提馏段3块（不包括再沸器）错误!未找到引用源。
确定实际塔板数。
精馏段实际塔板数 N精 = 12/0.52=23块提馏段实际塔板数 N提 = 3/0.52= 6块精馏塔工艺参数汇总表4．精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算4．1 操作压力计算4.1.1 塔顶操作压力 P D =101.3 ＋4＝105.3 kPa4.1.2 每层塔板压降△P = 0.7 kPa4.1.3 进料板压力PＦ= 105.3 + 0.7 * 23 = 121.4kPa4.1.4 精馏段平均压力 P M = ( 105.3+121.4)/2= 113.35kPa4．2 操作温度计算依据据操作压力,由泡点方程通过试差法计算出泡点温度,其中乙醇与水的饱和蒸气压由安托因方程[㏑P*=A - B /(T +C)] 计算,计算过程略.计算结果如下:塔顶温度t D = 78.0℃进料板温度 t F = 84 .0℃精馏段平均温度温 tm =( 78.0 + 82.0 ) /2 = 81.0℃4.3 平均摩尔质量的计算由X D=y1=0.86，查平衡曲线得：X1= 0.825塔顶液相的平均摩尔质量：M VDm=0.86×46 +(1-0.86)×18 = 42.08kg/kmolM LDm= 0.825 ×46 +(1- 0.825 )× 18 = 41.1 kg/kmol进料板的摩尔质量，由图解理论板得 y F =0.415由平衡曲线得：X F =0.25M VFm=0.415×46+（1-0.415）×18 = 29.62kg/kmolM LFm=0.25×46 +(1-0.25) ×18 = 25kg/kmol平均摩尔质量：M Vm=(42.08 + 29.62)/2=35.85 kg/kmolM Lm=(41.1 + 25)/2=33.05kg/kmol4.4 平均密度计算气相平均密度计算ρvm = P m * M Vm / R * T m =113.35 * 35.85/8.314 * (81.0 + 273.15)=1.337 kg/m3液相平均密度计算塔顶T D=78℃查手册ρ水= 973 kg/ m3, ρ乙醇= 744.4 kg/m3进料T F=82℃查手册ρ水= 969 kg/ m3, ρ乙醇= 737.3 kg/m3塔顶密度ρLDH= 1/[X D/ρA + (1-X D)/ ρB] = 735.3 kg/ m3进料板的液相质量分数：ɑA= X F*M A/[X F*M A+(1-X F)M B] = 0.46进料板的液相密度:ρLDM= 1/[ɑA /ρA + (1-ɑA)/ ρB]= 833.3 kg/ m3精馏段的平均密度ρLDM=(735.3+833.3)/2 = 784.3kg/ m34.5 液体平均表面张力的计算塔顶表面平均张力由T=78℃查手册得：σ水=62.9mN/m, σ乙醇=18.46mN/m精馏段的有效高度Z精=（N精-1）H T=(23-1)×0.4 = 8.8 m提馏段的有效高度Z提=（N提-1）H T=（6-1）×0.4 = 2m在进料板的上方开人孔其高度为φ=0.8m,故精馏段的有效高度为：Z= Z精+ Z提+0.8=10.6︽11m6. 塔板主要工艺尺寸的计算.-.-作漏液线1 8.2过量液沫夹带线关系式f h =2.5l h =2.5(h w+ how)得s V =0.11-2.13/2sL （2）m in ,s L =0.0002s m /3（3）可作出也气体流量无关的垂直液相负荷下限线38.4 液相上限关系式可作出也气体流量无关的垂直液相负荷下限线4 8.5 液泛线由降液管液泛校核条件式 或 ，将 ，hf 和hd 计算式代入，即：令)(W T dh H H +=ϕ， 由dL p d h h h H ++=；σh h h h l c p ++= ；L l h h β= ；ow W L h h h +=联立得 σββϕϕh h h h h H d c ow W T++++=--+)1()1(忽略σh ，将ow h 与s L ，d h 与s L ，c h 与s V 的关系式代入上式，并整理得3/222s s s L d L c b V a '-'-'=' 式中作掖泛线5根据以上各线方程，可作出筛板的负荷性能图，如下图所示。
以S L 为横坐标，s V 为纵坐标，作本塔板的负荷性能图（附图）。
图中，作出操作点A ，连接OA ，即作出操作线。
由图可读得,该筛板的操作上限为液泛控制，下限为漏液控制，由图查得V s,max = V s,min = 故其操作弹性为设计计算的主要结果序 号 项 目 数值 1 平均温度t m ，oC 81 2 平均压力P m ，kPa 113.35 3 气相流量V s ，（m 3/s ） 0.07 4 液相流量L s ，（m 3/s ） 0.0001 5 实际塔板数 29 6 有效段高度Z ，m 11 7 塔径，m 0.3 8 板间距，m 0.4 9 溢流形式 单溢流 10 降液管形式 弓形 11 堰长，m 0.2 12 堰高，m 0.059813 板上液层高度，m 0.614 堰上液层高度，m 0.000215 降液管底隙高度，m 0.0062516 安定区宽度，m 0.0717 边缘区宽度，m 0.0518 开孔区面积，m2 0.08419 筛孔直径，m 0.00520 筛孔数目 43121 孔中心距，m 0.01522 开孔率，% 10.123 空塔气速，m/s 124 筛孔气速，m/s 8.2525 稳定系数 1.2226 每层塔板压降，Pa 411.627 负荷上限液泛控制28 负荷下限漏液控制29 液沫夹带e v，（kg液/kg气） 0.02530 气相负荷上限，m3/s31 气相负荷下限，m3/s32 操作弹性9.主要接管尺寸的选取9.1 进料管有已知料液流率为5200kg/h,取料液密度为965kg/m3,则料液体积流率为取管内流速uf=0.5m/s,则进料管的直径取进料管尺寸为φ63.5×3.09.2 回流管由已知回流液流率为12298.6kg/h，取回流液密度为742.43kg/m3,则回流液体积流率为取回流管尺寸为φ140×4.59.3 釜液出口管由已知釜液流率为3376kg/h,取釜液密度为920kg/m3,则釜液体积流率取管内流速Uw =0.5m/s，则釜液出口管直径取釜液出口管尺寸为φ57×3.09.4 塔顶蒸汽管近似取精馏段体积流率为塔顶蒸汽体积流率VT，并取管内蒸汽流速uT=15m/s，则塔顶蒸汽管直径取塔顶蒸气管尺寸为φ180×5.09.5 加热蒸气管取加热蒸气管内蒸汽流速uT=0.6m3/s加热蒸气密度3.25kg/m3,流速取15m/s,则加热蒸气管径取加热蒸气管尺寸为φ245×6。