精馏塔
精馏 精馏塔知识培训
塔板数：决定精 馏效果的关键参 数
进料位置：影响 精馏效率和产品 质量的重要因素
回流比：影响精 馏效率和能耗的 重要参数
操作压力：影响 精馏效率和产品 质量的重要参数
温度控制：通过调节加热蒸汽量来控制塔釜温度从而影响精馏效果。 压力控制：通过调节塔顶冷凝器的冷却水流量来控制塔内压力以保持精馏过程的稳定。 进料控制：根据原料的浓度和流量调整进料位置和进料量以保证精馏效率和产品质量。 回流比控制：通过调节回流液的流量控制回流比以实现最佳的精馏效果。
,
汇报人：
CONTENTS
PRT ONE
PRT TWO
精馏是一种分离液体混合 物的方法
通过加热和冷凝实现不同 沸点的分离
原理基于物质挥发性的差 异
广泛应用于化工、石油等 领域
精馏原理简介：利用物质间沸点差异进行分离的过程 精馏流程图：简述精馏塔的构造和各部分功能 精馏操作条件：温度、压力、进料位置等对精馏效果的影响 精馏塔效率：衡量精馏效果的指标及其计算方法
精馏塔的能效： 介绍精馏塔的 能效标准和影
响因素
节能技术：介 绍精馏塔的节 能技术如热集 成、冷凝水回
收等
能效优化：分 析精馏塔能效 优化的方法如 调整操作参数、 改进设备结构
等
节能案例：介 绍实际生产中 精馏塔的节能 改造案例及其
效果
PRT SIX
塔板效率下降：塔 板堵塞、气液分布 不均、操作温度和 压力波动大
填料塔：以填料作 为传质元件液体在 填料表面完成传热 和传质过程
按照操作方式分类 ：连续精馏塔和间 歇精馏塔
按照进料状态分类 ：冷进料、汽化进 料和气液混合进料 精馏塔
塔体：精馏塔的主体 结构用于安装填料、
关于精馏塔操作的知识
关于精馏塔操作的知识精馏塔是化工生产中常用的设备，用于将混合物中的不同成分按照其沸点进行分离的一种方法。
在精馏塔中，通过加热混合物并将其蒸发，然后再冷凝回液体形式，从而实现不同成分的分离。
精馏塔是一个非常重要的设备，广泛应用于石油化工、化学工业、制药、食品工业等领域。
精馏塔的操作过程一般包括物料的进料、加热、分馏和冷凝等步骤。
不同的物料在精馏塔中会根据其沸点的不同被分离出来，可以得到纯净的产品或分离出不同部分的产品。
在精馏塔的操作中，需要注意以下几个方面的知识：一、精馏塔的结构和工作原理精馏塔一般由塔体、填料、冷凝器、除液泵等部分组成。
在精馏塔中，填料的作用是增加塔内的表面积，促进气液两相的充分接触，从而提高分馏效率。
冷凝器则用于将蒸发的气体冷凝成液体，形成产品。
精馏塔的工作原理是通过将混合物加热至其中成分的沸点，使其蒸发成气体，然后再冷却冷凝成液体，实现不同成分的分离。
二、操作前的准备工作在进行精馏塔操作前，需要进行一些准备工作。
首先要检查精馏塔的设备和仪器是否正常运转，检查各种阀门、管道和连接件是否密封无漏。
其次检查填料是否完整，冷却水是否正常供应等。
还需要根据操作手册和工艺要求设置好操作参数，如加热温度、进料速度等。
三、加热操作加热是精馏塔操作的重要环节，需要控制加热温度和速度。
加热温度应该根据混合物中各成分的沸点来设定，从而确保被分离的成分能够达到沸点并蒸发出来。
加热速度也需要适当控制，过快的加热会导致压力升高，影响操作的稳定性。
四、分馏操作在精馏塔中，分馏是将混合物中的不同成分分离出来的过程。
在进行分馏操作时，需要根据混合物的成分和物性来确定操作参数，如进料速度、塔体高度、冷凝温度等。
对于待分离的成分，需要关注其沸点、比重等特性，掌握好分馏的时机和程度，确保分离效果。
五、冷却和收集操作在分馏后，需要将蒸馏出来的气体冷却成液体，并进行收集。
冷却器的选择和设置要合理，确保冷却效果良好。
冷却后的液体产品要进行检查，确认其质量和纯度是否符合要求，再进行储存或进一步处理。
精馏塔的原理和流程
精馏塔的原理和流程精馏塔是一种常见的化工设备，主要用于分离混合物中的不同组分。
它的原理是利用不同组分的沸点差异，通过加热和冷却的交替作用，将混合物中的各个组分逐一分离出来。
下面我们来详细了解一下精馏塔的原理和流程。
一、精馏塔的原理精馏塔的原理是基于沸点差异的。
在混合物中，不同组分的沸点不同，因此在加热的过程中，沸点较低的组分会先蒸发出来，而沸点较高的组分则会留在混合物中。
通过这种方式，我们可以将混合物中的各个组分逐一分离出来。
具体来说，精馏塔的原理可以分为以下几个步骤：1.加热：将混合物加热到一定温度，使其中沸点较低的组分开始蒸发。
2.蒸汽上升：蒸发出来的组分会形成蒸汽，向上升入精馏塔的塔体中。
3.冷却：在塔体中，蒸汽会遇到冷却器，被冷却后变成液体，这个过程叫做冷凝。
4.收集：冷凝后的液体会被收集起来，这个液体就是分离出来的组分。
5.重复：这个过程会一直重复，直到所有的组分都被分离出来。
二、精馏塔的流程精馏塔的流程可以分为以下几个步骤：1.进料：将混合物加入精馏塔的塔底。
2.加热：将混合物加热到一定温度，使其中沸点较低的组分开始蒸发。
3.蒸汽上升：蒸发出来的组分会形成蒸汽，向上升入精馏塔的塔体中。
4.冷却：在塔体中，蒸汽会遇到冷却器，被冷却后变成液体，这个过程叫做冷凝。
5.收集：冷凝后的液体会被收集起来，这个液体就是分离出来的组分。
6.排出：剩余的混合物会从塔底排出。
7.重复：这个过程会一直重复，直到所有的组分都被分离出来。
需要注意的是，精馏塔的流程是一个连续的过程，每个步骤都需要严格控制，才能保证分离效果。
此外，不同的混合物需要采用不同的操作条件，比如温度、压力、冷却器的位置等等，这些都需要根据具体情况进行调整。
三、精馏塔的应用精馏塔是一种非常常见的化工设备，广泛应用于石油化工、化学工业、制药工业等领域。
它可以用来分离各种混合物，比如石油中的不同馏分、化学品中的不同成分、药品中的不同成分等等。
精馏塔的种类
精馏塔的种类一、引言在化工领域，精馏是一种常用的分离技术，可以用于分离液体混合物中的不同组分。
而精馏塔作为精馏过程中最核心的设备之一，具有不同的种类和结构。
本文将介绍精馏塔的种类、结构和应用领域。
二、按照结构分类1. 塔板精馏塔塔板精馏塔是最常见的一种精馏设备。
它由一系列塔板组成，每个塔板上都有一个孔，用于液体和气体的交换。
塔板通常由金属材料制成，如不锈钢。
塔板的数量可以根据需要进行调整，以实现不同的分离效果。
塔板精馏塔具有操作简单、投资成本低的优点，被广泛应用于石油、化工和食品等行业。
2. 填料精馏塔填料精馏塔不同于塔板精馏塔，它没有塔板，而是通过填料来实现液体和气体之间的传质传热。
填料可以是不同形状的颗粒或物块，如环状填料、网状填料和球状填料等。
填料精馏塔由于没有塔板的限制，可以实现更高的传质传热效率和更高的塔效。
填料精馏塔通常用于需要较高塔效的工艺，如精制石油产品的分离和超高纯度化学品的生产。
3. 除气塔除气塔是一种特殊的精馏塔，它主要用于除去液体中的气体。
除气塔通常由吸附剂填料构成，通过与气体中的气体相互作用来实现气体的分离。
除气塔被广泛应用于炼油、天然气处理和化学品生产等领域。
三、按照应用分类1. 石油精馏塔石油精馏塔主要用于石油加工行业中，用于将原油中的不同组分进行分离。
根据石油组分的不同，石油精馏塔可以实现蒸馏、重整、裂化和精制等不同的工艺。
石油精馏塔的设计和操作需要考虑原油的性质、产品要求和经济因素等多个因素。
2. 酒精精馏塔酒精精馏塔主要用于酒精和酒的生产过程中，用于将发酵产生的液体中的酒精进行分离。
酒精精馏塔通常采用填料结构，以实现高效的酒精分离。
酒精精馏塔还需要考虑产品的纯度、产量和能源消耗等因素。
3. 精细化工精馏塔精细化工精馏塔广泛应用于化学工业中，用于生产高纯度的化学品。
精细化工精馏塔通常采用填料结构和复杂的操作控制系统，以实现对微量杂质的高度分离。
精细化工精馏塔的设计和操作需要考虑产品的要求、设备的安全性和可靠性等因素。
精馏塔的结构和工作原理
精馏塔的结构和工作原理精馏塔是一种化工设备，常用于分离液体混合物中不同成分的纯度，可用于提纯化合物、分离混合物中的杂质以及提取组分等。
其结构和工作原理是很重要的，下面将详细介绍。
一、结构精馏塔主要由塔壳、填料和塔盘三部分组成。
1.塔壳：塔壳是整个精馏塔的基础结构，可分为上壳体和下壳体两部分。
上壳体通常设置液位探测器和液位控制器，用于监测和控制塔内液位。
下壳体通常设计有入口和出口，用于将料液引入塔内。
2.填料：填料是塔内的填充物，主要作用是提供大量的表面积和接触面，增加塔内液体与气体之间的接触，从而促进物质的传质和传热。
常用的填料有环形填料、板式填料和筛板填料等。
3.塔盘：塔盘是一种平坦的圆盘结构，可分为穿孔板和筛板两种形式。
穿孔板上布满了数量不等的小孔，而筛板则由多个平行密排的矩形筛孔组成。
塔盘上形成的液膜和气泡共同作用，实现液体与气体的质量传递。
二、工作原理精馏塔的工作原理基于不同组分在不同温度下的沸点差异。
其分离过程主要包括蒸馏、冷凝、回流和分离四个步骤。
1.蒸馏：在塔底施加加热，使混合物中的易挥发组分汽化，形成蒸汽。
蒸汽上升到塔内，与下降的液体接触，并通过填料或塔盘上的小孔进入下一塔层。
2.冷凝：在塔顶设置冷凝器，冷却蒸汽，并将其转化为液体。
冷却过程中，蒸汽中的高沸点组分冷凝成液体，而低沸点组分保持挥发状态。
3.回流：冷凝后的液体通过回流管回流到塔顶，重新进入塔内。
回流液的作用是增加塔壁的液体，并通过填料或塔盘上的孔洞与上升的蒸汽混合。
4.分离：回流液与上升的蒸汽在塔内产生剪切力，使其彼此接触并进一步传质。
不同组分在塔内通过多次挥发和冷凝步骤的重复循环分离，逐渐提纯。
工作原理的关键在于塔内的物质传质和传热。
填料和塔盘提供了大量的表面积和接触面，使液体和气体之间能够充分接触。
高效的传质和传热能够促使组分之间相互转移，达到分离的目的。
总结：精馏塔的结构和工作原理是使得不同成分纯度提高的关键。
通过加热、冷凝和回流等步骤进行反复蒸发和冷凝，最终实现混合物中组分的分离。
精馏塔课件
精馏塔的能耗降低
节能型再沸器
采用高效换热器，如板式换热器、翅 片管式换热器等，降低再沸器的能耗 。
优化操作压力
能量回收
利用冷凝器、再沸器的余热进行回收 利用，减少额外能耗。
适当降低操作压力，减小气体压缩机 的能耗。
精馏塔的环保改进
减少挥发性有机物排放
采用高效密封技术，减少精馏过程中的挥发性有机物泄漏。
THANKS
感谢观看
供决策支持。
在线监测与故障诊断
03
开发在线监测系统和故障诊断技术，实时监测精馏塔运行状态
，预测和预防故障发生。
绿色环保的精馏塔发展
1 2
节能减排技术
研究节能减排技术，降低精馏过程的能耗和物耗 ，减少污染物排放。
环保型填料和溶剂
开发环保型填料和溶剂，减少对环境的污染和破 坏。
3
资源回收利用
研究精馏塔副产物的回收利用技术，实现资源的 高效利用。
进料
将原料送入进料口，控制 流量和温度等参数。
加热
通过加热器将原料加热至 所需温度，使液体汽化。
精馏塔的操作流程
分馏
蒸汽在塔内上升过程中与液体 进行多次逆流接触，实现组分
分离。
冷凝
蒸汽在塔顶冷凝器中冷凝成液 体，收集产品。
回流
部分液体回流至塔内，增加分 离效果。
采出
将合格产品从塔底采出，并控 制流量和温度等参数。
精馏塔课件
目录
• 精馏塔简介 • 精馏塔的设计与操作 • 精馏塔的优化与改进 • 精馏塔的应用与案例分析 • 精馏塔的发展趋势与展望
01
CATALOGUE
精馏塔简介
精馏塔的定义
01
精馏塔是一种用于分离液体混合 物的塔式设备，通过加热和冷凝 的方式实现不同成分的分离。
精馏塔蒸馏塔的工作原理
精馏塔蒸馏塔的工作原理
精馏塔是一种用于液体混合物分离的设备，通常用于化工工业中。
其工作原理基于液体混合物中各组分的沸点差异，通过加热液体混合物并使其部分蒸发，然后再冷凝回收蒸汽的方式实现分离。
1. 精馏塔的结构
精馏塔通常由塔体、进料口、冷凝器、蒸发器、提取装置等部分组成。
塔体内通常填充着填料，以增加接触面积，有利于组分间的质量传递。
2. 工作原理
1.进料与蒸汽相接触：混合物通过进料口进入精馏塔，在塔体内与升
腾蒸汽接触，升腾蒸汽来自底部的蒸发器。
2.蒸馏过程：液体混合物在与热蒸汽接触时部分蒸发，其中易挥发性
组分在较低的温度下蒸发，升至塔体上部。
3.凝结分离：上升的蒸汽接触到冷凝器外壳表面，降温后重新变成液
态，在冷凝器内壁凝结成液体状态，随后由下部排出。
4.组分收集：经过蒸馏后的液体在提取装置中进行收集、分离，从而
得到不同组分的纯净产物。
3. 应用领域
精馏塔广泛应用于石油、化工、制药等领域，用于提取纯净溶剂、分离液体混合物、精炼原料等。
其在工业生产中发挥着重要的分离作用，提高了产品的纯度和质量。
总结
精馏塔蒸馏塔通过利用液体混合物中组分的沸点差异，实现了液体混合物的高效分离和提取。
在工业生产中扮演着重要角色，促进了产品质量的提高和生产效率的增加。
精馏塔和蒸馏塔的优缺点
精馏塔和蒸馏塔的优缺点
精馏塔和蒸馏塔是化工领域常见的分离设备。
两者都是利用物质在不同温度下汽液相平衡的原理进行分离的。
下面将分别介绍精馏塔和蒸馏塔的优缺点。
精馏塔的优点
1.高效分离：精馏塔能够通过多级馏分来实现高效的分离过程，可以
得到高纯度的产品。
2.适用范围广：精馏塔适用于液体和气体的分离，适用于多种不同的
工艺和物料。
3.操作稳定：精馏塔在工业生产中有成熟的操作技术和经验，操作相
对稳定可靠。
4.节能环保：精馏塔可以通过优化设计和操作来实现能源的节约，对
环境友好。
精馏塔的缺点
1.能耗较高：精馏塔需要消耗大量的能源来维持分馏过程，存在一定
的能耗问题。
2.设备成本高：精馏塔设备复杂，安装维护成本较高，投资大。
3.对原料要求高：精馏塔对原料的质量要求较高，需要较纯净的原料
才能实现高效的分离。
蒸馏塔的优点
1.适用性强：蒸馏塔适用于各种溶剂和多种物质的分离，应用范围广
泛。
2.制备简单：蒸馏塔结构相对简单，制备过程也较简单。
3.维护方便：蒸馏塔的维护比较方便，易于清洗和维护，减少停机时
间。
蒸馏塔的缺点
1.分离效率较低：部分情况下，蒸馏塔的分离效率不如精馏塔，无法
获得高纯度的产品。
2.对操作要求高：蒸馏塔在操作过程中需要细致的控制温度和压力，
操作复杂。
3.产率较低：蒸馏塔在部分情况下产率不如精馏塔，无法快速得到大
批产品。
综上所述，精馏塔和蒸馏塔各有其优缺点，在实际应用中需要根据具体情况来选择合适的分离设备，以满足生产需求和经济效益。
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1.概述本设计为分离乙醇-水混合物，采用筛板式精馏塔。
1.1本设计在生产上的实用意义乙醇的结构简式为C2H5OH，俗称酒精，它在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味，并略带刺激性。
乙醇是一种很好的溶剂，既能溶解许多无机物，又能溶解许多有机物，所以常用乙醇来溶解植物色素或其中的药用成分，也常用乙醇作为反应的溶剂，使参加反应的有机物和无机物均能溶解，增大接触面积，提高反应速率。
乙醇的用途很广，可用乙醇来制造醋酸、饮料、香精、染料、染料等，是农药、医药、橡胶、塑料、人造纤维、洗涤剂等的制造原料。
医疗上也常用体积分数为70%——75%的乙醇作消毒剂等。
工业上一般用淀粉发酵法或乙烯直接水化法制取乙醇。
1.发酵法制乙醇是在酿酒的基础上发展起来的，在相当长的历史时期内，曾是生产乙醇的唯一工业方法。
发酵法的原料可以是含淀粉的农产品，如谷类、薯类或野生植物果实等；也可用制糖厂的废糖蜜；或者用含纤维素的木屑、植物茎秆等。
这些物质经一定的预处理后，经水解（用废蜜糖作原料不经这一步）、发酵，即可制得乙醇。
2.乙烯直接水化法，就是在加热、加压和有催化剂存在的条件下，是乙烯与水直接反应，生产乙醇：CH2═CH2 + H─OH→C2H5OH（该反应分两步进行，第一步是与醋酸汞等汞盐在水-四氢呋喃溶液中生成有机汞化合物，而后用硼氢化钠还原）。
若想要获得不同浓度的乙醇，可以采取精馏这种方法。
譬如，75%的乙醇可以用蒸馏的方法蒸馏到95.5%，此后形成恒沸物，不能提高纯度。
化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的。
互溶液体混合物的分离有多种方法，精馏是其中最常用的一种。
精馏是一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，精馏操作其基本原理是利用互溶液体混合物相对挥发度的不同，实现各组分分离的单元操作，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。
1.2 流程、设备及操作条件的确定流程可由以下5个方面来确定。
（一）加料方式加料分两种方式：泵加料和高位槽加料。
高位槽加料通过控制液位高度，可以得到稳定流量，但要求搭建塔台，增加基础建设费用；泵加料属于强制进料方式，本次加料可选泵加料，泵和自动调节装置配合控制进料。
（二）加料状态进料方式一般有冷液进料，泡点进料，气液混合物进料，露点进料，加热蒸汽进料五种。
泡点进料对塔操作方便，不受季节温度影响。
由于泡点进料时塔的制造比较方便，而其他进料方式对设备的要求高，设计起来难度相对加大，所以采用泡点进料。
（三）冷凝方式选全凝器，塔顶出来的气体温度不高。
冷凝后回流液和产品温度不高，无需再次冷凝，且本次分离是为了分离乙醇和水，制造设备较为简单，为节省资金，选全凝器。
（四）回流方式宜采用重力回流，对于小型塔，冷凝液由重力作用回流如塔。
优点：回流冷凝器无需支撑结构；缺点：回流控制较难安装，但强制回流需用泵，安装费用、点耗费用大，故不用强制回流，塔顶上升蒸汽采用冷凝回流入塔内。
（五）加热方式采用间接加热，因为塔釜设了再沸器，故采用间接加热。
（六）换热器选用管壳式换热器。
只有在工艺物料的特征性或工艺条件特殊时才考虑选用其他形式。
本设计是对双组分混合液进行分离的精馏操作。
典型的精馏设备是连续精馏装置，包括精馏塔、再沸器、冷凝器等。
精馏操作可在常压、减压和加压条件下进行，操作压强常取决于冷凝温度。
精馏塔供汽液两相接触进行相际传质，位于塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝,部分凝液作为回流液返回塔顶,其余馏出液是塔顶产品。
位于塔底的再沸器使液体部分汽化，蒸气沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。
进料加在塔的中部,进料中的液体和上塔段来的液体一起沿塔下降，进料中的蒸气和下塔段来的蒸气一起沿塔上升。
在整个精馏塔中，汽液两相逆流接触，进行相际传质。
液相中的易挥发组分进入汽相，汽相中的难挥发组分转入液相。
对不形成恒沸物的物系，只要设计和操作得当，馏出液将是高纯度的易挥发组分，塔底产物将是高纯度的难挥发组分。
进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步提浓，称为精馏段；进料口以下的塔段，从下降液体中提取易挥发组分，称为提馏段。
两段操作的结合，使液体混合物中的两个组分较完全地分离，生产出所需纯度的两种产品。
当使 n 组分混合液较完全地分离而取得n 个高纯度单组分产品时，须有n-1个塔。
精馏之所以能使液体混合物得到较完全的分离，关键在于回流的应用。
回流包括塔顶高浓度易挥发组分液体和塔底高浓度难挥发组分蒸气两者返回塔中。
汽液回流形成了逆流接触的汽液两相，从而在塔的两端分别得到相当纯净的单组分产品。
塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比，称为回流比，它是精馏操作的一个重要控制参数，它的变化影响精馏操作的分离效果和能耗。
塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的传质设备，它可以使气液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。
根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两种。
工业上对塔设备的主要要求有：1生产能力大2传质、传热效率高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，此外不易堵塞、耐腐蚀等。
筛板精馏塔是化学工业中常用的传质设备之一，也是本设计采用的设备。
它具有结构简单、造价低；板上液面落差小，气体压降低，生产能力较大；气体分散均匀，传质效率高的优点。
板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上的液层，进行传质与传热。
在正常操作状况下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。
气体在压差推动下，均匀分布在塔板上的开孔由下而上穿过各层塔板后由塔顶排出，在每块塔板上皆贮有一定的液体，气体穿过板上液层时两相接触进行传质。
在生成的气相中，混合物的组成将发生改变，相对挥发度大的轻相在气相中得到富集，而相对挥发度小的重相则在液相中富集，从而达到分离提纯的目的。
整个过程熵增为负，需外界提供能量。
2.塔的工艺计算及塔板结构参数计算2.1物料衡算原料液：乙醇——水溶液原料乙醇含量：质量分率x F =26.5% 原料处理量：质量流量F=9.9t/h产品要求：摩尔分率：x D = 0.83, x W = 0.10进料 F 精馏塔塔顶产物D 塔釜产物W操作压力： 1 atm将料液流率的单位由质量流量换算成摩尔流量：F=46%5.26*9900+18%5.73*9900=461.3kmol.h ^(-1)Xf=18/%5.7346/%5.2646/%5.26+=0.124对精馏塔做全塔物料衡算，得到以下两式：F=D+WF*xF=D*xD+W*xW 解得 D=15.2kmol.h^(-1) W=446.1kmol.h^(-1) 2.2进料热状况的选择 进料状况 iF 范围 q 值 q 线斜率q/(q-1) 精馏段、提馏段的液、汽流率关系 过冷液体 iF<iL >1 1-∞ L ´>L+F V ´>V 饱和液体 iF=iL 1 ∞(垂直线) L ´=L+F V ´=V 汽液混合物 iV>iF>iL 0-1 -∞-0 L ´>L V ´<V 饱和蒸汽 iV=iF 0 0（水平线） L ´=L V ´=V+F 过热蒸汽iF>iV<00-1L ´<L V ´<V-F进料方式一般有冷液进料，泡点进料，气液混合物进料，露点进料，加热蒸汽进料五种。
泡点进料对塔操作方便，不受季节温度影响。
由于泡点进料时塔的制造比较方便，而其他进料方式对设备的要求高，设计起来难度相对加大，所以采用泡点进料。
2.3回流比选择由乙醇-水的气液平衡数据，绘出X-Y 图常压下乙醇-水的气液平衡与温度关系（mol/%） 温度t/℃ 10095.589.086.785.384.182.782.381.5气相乙醇 0 0.1700 0.3891 0.4375 0.4704 0.5089 0.5445 0.5580 0.5826液相乙醇 0 0.0190 0.0721 0.0966 0.1238 0.1661 0.2337 0.2608 0.3273温度t/℃ 80.7 79.8 79.7 79.3 78.74 78.41 78.15 78.3 气相乙醇 0.6122 0.6564 0.6599 0.6841 0.7385 0.7815 0.8943 0.942 液相乙醇0.39650.50790.51980.57320.67630.74720.89430.95q=1，泡点进料，故q 线过Xf 与X 轴垂直，与平衡线的交点纵坐标即为Xq=Xf 由下图得 Xq=0.124 Yq=0.468 最小回流比：Rmin=qq qD x y y x --=1.052根据实际精馏的费用，最适回流比应是最小回流比的1.5倍。
操作回流比：R=1.5Rmin=1.578 2.4理论塔板数的计算 精馏段操作线方程为：y n+1=1+R R x n +1+R xD =0.612x n +0.322 提馏段操作线方程为：y n+1=DR F RD x n )1()(++-D R D F x w )1()(+-(因q=1)故y n+1=12.384xn-1.138根据常压下得乙醇-水的X-Y 图，又因为泡点进料，所以q=1，即q 为一直线。
在平衡线与操作线之间画阶梯，可得理论塔板数N 1=19；在平衡线与提馏段之间画阶梯，可得理论塔板数N 2=1，故总理论塔板数N T =21（包括再沸器）。
2.5塔的各项参数（1）温度：利用常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度的关系可求得t F ，t D ，t W t F ：)(100)(100112121x x T t x x T T F F --=--→t F =84.13℃ tD ：)(100)(100334343x x T t x x T T D D --=--→t D =78.26℃ tW:)(100)(100556565x x T tw x x T T w --=--→t w =76.32℃ 得：全塔平均温度()57.79332.7626.7813.84=÷++=m t ℃精馏段平均温度:=+=21DF t t t 81.20℃ 提馏段平均温度：=+=22WF t t t 80.23℃ （2）密度： 已知：混合液密度：BBA A L p a p a p +=1（a 为质量分数，M 为平均相对分子质量） 混合气密度：oL Tp MTop p 4.22=塔顶温度：t D =78.26℃气相组成y D ：)(100)(100333434y y T t y y T T D D --=--→y D =84.66% 进料温度：t F =84.13℃ 气相组成yF ：)(100)(100112121F Fy y t T y y T T --=--→y F =49.16%塔底温度:t w =76.32℃ 气相组成yW ：)(100)(100556565w wy y t T y y T T --=--→y W =89.46% 精馏段：液相组成x 1：x 1=2FD x x +=0.477 气相组成y 1：y 1=2FD y y +=0.6691所以ML1=46x 1+18(1-x 1)=31.36kg/kmolM V1=46y 1+18(1-y 1)=36.73kg/kmol 提馏段：液相组成x 2：x 2=2FW x x +=0.112 气相组成y 2: y 2=2F w y y +=0.6931所以ML2=46x 2+18(1-x 2)=21.14kg/kmol MV2=46y 2+18(1-y 2)=37.41kg/kmol由不同温度下乙醇和水的密度（单位kg/m 3） 温度/℃ 乙醇的密度p c 水的密度p w 80 735 971.8 85 730 968.6 90 724 965.3 95 720 961.85 100716958.4求得在1t 与2t 下的乙醇密度：1t =81.20℃735-8020.8173573080851乙ρ-=--→ρ乙1=733.8kg/m 38.971-8020.818.9716.96880851水ρ-=--→ρ水1=971.03kg/m 3 2t =80.23℃735-8023.8073573080852乙ρ-=--→ρ乙2=734.77kg/m 38.971-8023.808.9716.96880852水ρ-=--→ρ水2=971.65kg/m 3 在精馏段，1t =81.20℃ 液相密度：[]03.97169977.018.733)477.01(1846477.0/46477.011-+-⨯+⨯⨯=L ρ→ρL1=791.88kg/m 3 气相密度:)20.8115.273(4.2215.27373.361+⨯⨯=V ρ=1.264kg/m 3在提馏段，2t =80.23℃ 液相密度：[]65.97124375.0177.734)112.01(1846112.0/46112.012-+-⨯+⨯⨯=L ρ →ρL2=900.85kg/m 3 气相密度：)23.8015.273(4.2215.27341.372+⨯⨯=V ρ=1.291kg/m 3（3）混合液体表面张力：二元有机物水溶液表面张力可用下列各式计算：（1）精馏段1t =81.20℃ 温度/℃ 70 80 90 100 乙醇表面张力/10-3N/m 2 18 17.15 16.2 15.2 水表面张力10-3N/m 264.362.660.758.8===03.97118w w p m Vm 18.537cm 3/mol ===8.73346o o p m Vo 62.687cm 3/mol 乙醇表面张力：乙醇σ--=--2.1615.172.1620.81908090→σ乙醇=17.036（10-3N/m 2）水的表面张力：水σ--=--7.6020.81906.627.608090→σ水=62.372（10-3N/m 2）()[])(21)()(2o o w w o o w o o o w w o o w w o w V x V x V x V x V x V x V x V x +∧-=+=∧ϕϕ==0.07938 x o =0.477 xw=1-0.477=0.523 B=lg （ow ϕϕ2∧）=lg0.07938=-1.1003 Q=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∧-∧⎪⎭⎫⎝⎛⨯3/23/2441.0w w o o V q V T q σσ =)3/2537.18372.6223/2687.62036.17(15.27320.812441.0∧⨯-∧⨯+⨯=-0.7528A=B+Q=-1.1003+（-0.7528）=-1.8531 A=lg )2(sosw ϕϕ∧ φsw+φso=1 则φsw=0.1116 φso=0.8884σm ¼=φsw σ¼w +φso σo¼=0.1116×62.372¼+0.8884×17.036¼=2.1185则σm=20.1425（2）提馏段2t =80.23℃==''='65.97118w w p m m V 18.525cm 3/mol ==''='77.73446o o p m o V 62.6cm 3/mol 乙醇的表面张力：乙醇σ'--=--2.1615.172.1623.80908090→σ´乙醇=17.128（10-3N/m 2）水的表面张力：水σ'--=--7.6023.80906.627.608090→σ´水=62.556（10-3N/m 2）()[])(21)()(2o o w w o o w o o o w w o o w w o w V x V x V x V x V x V x V x V x ''+''''∧''-=''+''''''='∧'ϕϕ=1.645 B=lg （ow ϕϕ'∧'2）==0.2162 Q=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∧''-∧''⎪⎭⎫⎝⎛⨯3/23/2441.0w w o o V q V T q σσ=-0.7561 A ´=B ´+Q ´=0.2162-0.7561=-0.5399 A=lg )2(sosw ϕϕ'∧' φ´sw+φ´so=1φ´sw=0.412 φ´so=0.588σ´m ¼=φsw σ´¼w +φso σ´o ¼=0.412×62.556¼+0.588×17.128¼=2.3549 则σ´m=30.7532（4）混合物的粘度 tm=79.57℃查化工原理课本上册书附录十得：水的黏度μ=0.3584mpa.s ，乙醇的黏度μ=0.395mpa.s所以()=⨯-+⨯=3584.0129.01395.0129.0f μ0.3631 全塔液体平均粘度()=÷++=33631.0395.03584.0m μ0.3722 （5）相对挥发度精馏段挥发度：x A =0.477 y A =0.6691 x B =0.523 y B =0.3309=⨯⨯==477.03309.0523.06691.0A B B A x y x y α 2.2171 提馏段挥发度：x ´A=0.112 y ´A=0.6931 x ´B=0.888 y ´B=0.3069=⨯⨯=''''='112.03069.0888.06931.0A B B A x y x y α=17.9058 （6）气液相体积流量计算根据x-y 图得：Rmin=1.052 R=1.5Rmin=1.578 精馏段：L=RD=1.578×15.2=23.986kmol/hV=(R+1)D=(1.578+1)×15.2=39.186kmol/h已知：=1L M 31.36kg/kmol,=1V M 36.73kg/kmol,ρL1=791.88kg/m 3,ρV1=1.264kg/m 3 质量流量：L 1=1L M L=31.36×23.986=752.2kg/h V 1=1V M V=36.73×39.186=1439.3kg/h 体积流量：L s1=11L L ρ=88.7912.752=0.9499m 3/h V s1===264.13.143911V V ρ1138.687m 3/h提馏段：q=1=⨯+=+='3.4611986.23qF L L 485.286kmol/h()=-+='F q V V 139.186kmol/h已知：2L M =21.14kg/kmol,2V M =37.41kg/kmol,ρL2=900.85kg/m 3,ρV2=1.291kg/m 3 质量流量：L 2=2L M L ´=21.14×485.286=10258.946kg/h V 2=2V M V ´=37.41×39.186=1465.948kg/h 体积流量：L s2===85.900946.1025822L L ρ11.388m 3/hVs 2===291.1948.146522V V ρ1135.514m 3/h2.6塔径、板间距的确定 塔径初步设计：（1）精馏段：u=安全系数×max u ，安全系数=0.6-0.8)20(,20max LV V L C C p p p Cu σ=-=0.2横坐标数值：⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=∧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯264.188.791687.11389499.02/11111V L s s p p V L 1/2=0.02088 取板间距H T =0.45m ，板上液层高度h L =0.06m （板间距可自选，板上液层高度常压下一般选0.05-0.06m ），则H T -h L =0.45-0.06=0.39m 查史密期关联图，得C 20=0.073，则)20(20LC C σ=0.2=)201425.20(073.0⨯0.2=0.0731 umax=264.1264.188.7910731.0-=-V V L p p p C=1.8282m/s 取安全系数为0.7，则空塔气速为=⨯==8282.17.0max 7.01u u 1.2797m/s D 1==⨯⨯=2797.114.33600/687.11384411u V s π0.5611m A T =425611.014.342∧⨯=∧D π=0.2471m 2空塔气速：u ´=2471.03600/687.1138=T A Vs =1.2801m/s (2)提馏段：⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=∧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯291.185.900514.1135388.112/12222V L s s p p V L 1/2=0.2649H ´T =0.45m,h ´L =0.06m,H ´T -h ´L =0.39m 查史密期关联图得C 20=0.075)20(20LC C σ''='0.2=0.075×（207532.30）0.2=0.0817 291.1291.185.9000817.0max -⨯='u =2.1566max 27.0u u '==1.5096m/sD 2==⨯⨯=5096.114.33600/514.11354422u V s π0.5159m A ´T =425159.014.342∧⨯=∧D π0.2089m 2空塔气速:u ´2=1.5099m/s 可取塔径D=0.5m 2.7塔板参数计算 1.溢流装置计算因塔径D<2.2m,可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。