化工原理课程设计
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
精馏段：
提馏段：
3.弓形降液管高度Wd及降液管面积Af 由 查弓形降液管截面尺寸参数比例图得： ；；
则
验算液体在降液管中停留时间，则 精馏段： 提馏段：
故降液管设计合理。
4．降液管底隙高度h0 取降液管底隙流速
精馏段：
提馏段：
故降液管底隙高度设计合理。
选用凹形受液盘，深度
5.2塔板布置
1.塔板的分块
液相平均摩尔质量：
液相平均温度：
表3 精馏段的已知数据
位置
进料板
塔顶(第一块板)
质量分数
摩尔分数
摩尔质量/
温度/℃
82.4
78.20
在平均温度下查得 液相平均密度为： 其中，平均质量分数 所以， 精馏段的液相负荷
同理可计算出精馏段的汽相负荷。精馏段的负荷列于表4。
表4 精馏段的汽液相负荷
名称
液相
汽相
1. 设计依据
本设计依据于教科书的设计实例，对所提出的题目进行分析并做出 理论计算。
2. 技术来源
目前，精馏塔的设计方法以严格计算为主，也有一些简化的模型，
但是严格计算法对于连续精馏塔是最常采用的，我们此次所做的计算也 采用严格计算法。
3. 设计任务及要求
原料：
设计条件：
原料乙醇含量：质量分率=（30+0.5*28）%=44% 原料乙醇处理量：质量流量=（10+0.1*28）=12.8t/h
3.5 理论塔板层数的确定
精馏段操作线方程： 提馏段操作线方程： 线方程： 在相图中分别画出上述直线，
利用图解法可以求出 块(含塔釜) 其中，精馏段13.5块，提馏段1.5块。
3.6 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)
4.2 塔径的计算 4.3 塔高的计算
5. 塔板结构尺寸的确定
5.2 塔板尺寸 5.2 塔板布置
6. 筛板的流体力学验算
6.1塔板压降 6.2液面落差 6.3液沫夹带 6.4漏液验算 6.5液泛验算
7. 塔板负荷性能图 7.1 漏液线 7.2 液沫夹带线 7.3 液体负荷下限线 7.4液体负荷上限线 7.5液泛线 7.6 操作性能负荷图 7.7 筛板塔的工艺设计计算结果
因为，故塔板采用分块式。查表得，塔板分为3块。
2.边缘区宽度确定 取，。
3.开孔区面积的计算 开孔区面积用式计算
故
4.筛孔计算及其排列 所处理的物系无腐蚀性，可选用δ=3mm碳钢板，取筛孔直。 筛孔按正三角排列，取中心距 筛孔数目为 开孔率为 精馏段气体通过筛孔的气速为
提馏段气体通过筛孔的气速为
6．筛板的流体力学验算
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
3.7 实际塔板数
块(含塔釜) 其中，精馏段的塔板数为：块
4精馏塔主题尺寸的计算
4.1 精馏段与提馏段的体积流量
4.1.1 精馏段
整理精馏段的已知数据列于表3(见下页)，由表中数据可知：
乙醇~水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一， 是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。因其良好 的理化性能，而被广泛地应用于化工、日化、医药等行业。近些年来， 由于燃料价格的上涨，乙醇燃料越来越有取代传统燃料的趋势，且已在 郑州、济南等地的公交、出租车行业内被采用。山东也已推出了推广燃 料乙醇的法规。
原料液温度：45℃ 设计要求：塔顶的乙醇含量0.80(摩尔分率)
塔底的乙醇含量0.05(摩尔分率) 常压精馏 塔顶全凝 塔底直接加热 泡点进料
泡点回流 单板压降≤0.7kpa
表1 乙醇~水溶液体系的平衡数据
液相中乙醇 汽相中乙醇 液相中乙醇 汽相中乙醇
的含量(摩尔 的含量(摩尔 的含量(摩尔 的含量(摩尔
2. 操作条件的确定
2.1 操作压力
由于乙醇~水体系对温度的依赖性不强，常压下为液态，为降低塔 的操作费用，操作压力选为常压 其中塔顶压力为 塔底压力
2.2 进料状态
虽然进料方式有多种，但是饱和液体进料时进料温度不受季节、气
温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制；此外，饱和液 体进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制 造这样的精馏塔都比较容易，为此，本次设计中采取饱和液体进料
3.1 最小回流比及操作回流比的确定
由于是泡点进料，，过点做直线交平衡线于点，由点可读得，因 此：
又过点作平衡线的切线，切点为，读得其坐标为，因此： 所以， 可取操作回流比
3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算
进料量为： 由全塔的物料衡算方程可写出：
(蒸汽)
(泡点)
3.3 全凝器冷凝介质的消耗量
2.4 热能利用
精馏过程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。因此热效率较 低，通常进入再沸器的能量只有5%左右可以被有效利用。虽然塔顶蒸 汽冷凝可以放出大量热量，但是由于其位能较低，不可能直接用作为塔 底的热源。为此，我们拟采用塔釜残液对原料液进行加热。
3有关的工艺计算
由于精馏过程的计算均以摩尔分数为准，需先把设计要求中的质量 分数转化为摩尔分数。 乙醇的摩尔质量 水的摩尔质量 原料液的摩尔组成：
3. 有关的工艺计算
3.1 最小回流比及操作回流比的确定 3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算 3.3 全凝器冷凝介质的消耗量 3.4 热能利用 3.5 理论塔板层数的确定 3.6 全塔效率的估算 3.7 实际塔板数
4. 精馏塔主题尺寸的计算
4.1 精馏段与提馏段的体积流量 4.1.1 精馏段 4.1.2 提留段
6.2液面落差
对于筛板塔，液面落差很小，且本塔的塔径和流量均不是很大，故 可以忽略液面落差的影响。
6.3液沫夹带
液沫夹带可以由公式：进行计算，其中 代表液沫夹带量，kg液体/kg气体；一般规定kg液体/kg 代表塔板上的鼓泡层高度，m；设计经验。 ； 精馏段：
长期以来，乙醇多以蒸馏法生产，但是由于乙醇~水体系有共沸现 象，普通的精馏对于得到高纯度的乙醇来说产量不好。但是由于常用的 多为其水溶液，因此，研究和改进乙醇`水体系的精馏设备是非常重要 的。
塔设备是最常采用的精馏装置，无论是填料塔还是板式塔都在化工 生产过程中得到了广泛的应用，在此我们作板式塔的设计以熟悉单元操 作设备的设计流程和应注意的事项是非常必要的。
0.14
0.482
0.80
0.82
0.18
0.513
0.85
0.855
0.20
0.525
0.894
0.894
0.25
0.551
0.90
0.898
0.30
0.575
0.95
0.942
0.35
0.595
1.0
1.0
二：计算过程
1. 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，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。它的主要 优点是：结构简单，易于加工，造价为泡罩塔的60左右，为浮阀塔的 80%左右；在相同条件下，生产能力比泡罩塔大20%～40%；塔板效率 较高，比泡罩塔高15%左右；气体压力降较小，每板降比泡罩塔约低 30%左右。缺点是：小孔筛板易堵塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带 固体粒子的料液；操作弹性较小（约2～3）。
表6 提馏段的汽液相负荷 液相 22.0 889
汽相 29.89 1.0113
4.2 塔径的计算
由于精馏段和提馏段的上升蒸汽量相差不大，为便于制造，我们取 两段的塔径相等。有以上的计算结果可以知道：
汽塔的平均蒸汽流量： 汽塔的平均液相流量： 汽塔的汽相平均密度：
汽塔的液相平均密度：
塔径可以由下面的公式给出：
塔顶全凝器的热负荷： 可以查得，所以 取水为冷凝介质，其进出冷凝器的温度分别为25℃和35℃则 平均温度下的比热，于是冷凝水用量可求：
3.4 热能利用
以釜残液对预热原料液，则将原料加热至泡点所需的热量可记为：
其中 在进出预热器的平均温度以及的情况下可以查得比热，所以， 釜残液放出的热量 若将釜残液温度降至 那么平均温度 其比热为，因此， 可知，，于是理论上可以用釜残液加热原料液至泡点
分数)
分数)
分数)
分数)
0.0
0.0
0.40
0.614
0.004
0.053
0.45
0.635
0.01
0.11
0.50
0.657
0.02
wk.baidu.com
0.175
0.55
0.678
0.04
0.273
0.60
0.698
0.06
0.34
0.65
0.725
0.08
0.392
0.70
0.755
0.785
0.10
0.43
0.75
8. 各接管尺寸的确定 8.1 进料管 8.2 釜残液出料管 8.3 回流液管 8.4 塔顶上升蒸汽管 8.5 水蒸汽进口管
参考资料： 小结：
一、概述
化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组分组成的混合 物，其中大部分是均相混合物。生产中为满足要求需将混合物分离成较 纯的物质。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。精馏 过程在能量剂的驱动下（有时加质量剂），使气、液两相多次直接接触 和分离，利用液相混合物中各组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相 向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分 的分离。该过程是同时进行传质、传热的过程。
2.3 加热方式
精馏塔的设计中多在塔底加一个再沸器以采用间接蒸汽加热以保证 塔内有足够的热量供应；由于乙醇~水体系中，乙醇是轻组分，水由塔 底排出，且水的比热较大，故可采用直接水蒸气加热，这时只需在塔底 安装一个鼓泡管，于是可省去一个再沸器，并且可以利用压力较底的蒸 汽进行加热，无论是设备费用还是操作费用都可以降低。
6. 1.塔板压降
（1）干板阻力的计算 由式进行计算 由，查干筛孔的流量系数得 故液柱
（2）气体通过液层阻力计算 气体通过液层的阻力由计算 精馏段： 查充气系数关联图得
故
提馏段： ，所以液柱
（3）液体表面张力的阻力的计算 精馏段：液柱 提馏段：液柱 气体通过每层塔板的液柱高度可用下式计算 精馏段：液柱 （设计允许值） 提馏段：液柱 （设计允许值）
平均摩尔质量/
32.1
36.8
平均密度/
799
1.269
体积流量/
4.1.2 提馏段
整理提馏段的已知数据列于表5，采用与精馏段相同的计算方法可
以得到提馏段的负荷，结果列于表6。
表5 提馏段的已知数据
位置
塔釜
进料板
质量分数
摩尔分数
摩尔质量/
温度/℃
91.5
82.4
名称 平均摩尔质量/
平均密度/ 体积流量/
5. 塔板结构尺寸的确定
5.1 塔板尺寸
由于塔径D=1600mm，所以采用单溢流弓形降液管，采用凹形受液 盘。 1.堰长lW：
堰长=(0.6~0.8)D 取堰长=0.66D=0.66×1.6=1.056m 2.堰高 采用平直堰，堰高；液流收缩系数E 取E=1 精馏段： 提馏段：
取板上清液层高度，所以：
原料液的平均摩尔质量： 同理可求得：
45℃下，原料液中 由此可查得原料液，塔顶和塔底混合物的沸点，以上计算结果见表
2。
表2 原料液、馏出液与釜残液的流量与温度
名称 (摩尔分数) 摩尔质量 沸点温度/℃
原料液 0.2352 24.5856 82.41
馏出液 0.80 40.4 78.20
釜残液 0.05 19.4 91.50
聊城大学 《化工原理课程设计》报告
92160吨/年乙醇~水 精馏筛板塔设计
年级 专业 设计者姓名 设计单位 完成日期
目
一、概述 1. 设计依据
07级四班 化学工程与工艺
2010年 07月22 日
录
2. 技术来源
3. 设计任务及要求
二：计算过程
1. 塔型选择
2. 操作条件的确定
2.1 操作压力 2.2 进料状态 2.3 加热方式 2.4 热能利用
所以：
取安全系数为0.7，则空塔气速为： 根据塔径系列尺寸圆整为 此时，精馏段的上升蒸汽速度为：
提馏段的上升蒸汽速度为：
4.3 塔高的计算
塔的高度可以由下式计算： 已知实际塔板数为块，板间距由于料液较清洁，无需经常清洗，可
取每隔8块板设一个人孔，则人孔的数目为4个，在进料板上侧有1个 人孔，精馏段3个，提馏段1个。 取人孔两板之间的间距，两板之间的间距，则塔顶空间，塔底空 间，进料板空间高度，那么，全塔高度： 有效高度
由于适宜的空塔气速，因此，需先计算出最大允许气速。 取塔板间距，板上液层高度，那么分离空间：
功能参数： 从史密斯关联图查得：，由于，需先求平均表面张力：全塔平均 温度，在此温度下，乙醇的平均摩尔分数为，所以，液体的临界 温度：
设计要求条件下乙醇~水溶液的表面张力 平均塔温下乙醇~水溶液的表面张力可以由下面的式子计算： ，
提馏段：
3.弓形降液管高度Wd及降液管面积Af 由 查弓形降液管截面尺寸参数比例图得： ；；
则
验算液体在降液管中停留时间，则 精馏段： 提馏段：
故降液管设计合理。
4．降液管底隙高度h0 取降液管底隙流速
精馏段：
提馏段：
故降液管底隙高度设计合理。
选用凹形受液盘，深度
5.2塔板布置
1.塔板的分块
液相平均摩尔质量：
液相平均温度：
表3 精馏段的已知数据
位置
进料板
塔顶(第一块板)
质量分数
摩尔分数
摩尔质量/
温度/℃
82.4
78.20
在平均温度下查得 液相平均密度为： 其中，平均质量分数 所以， 精馏段的液相负荷
同理可计算出精馏段的汽相负荷。精馏段的负荷列于表4。
表4 精馏段的汽液相负荷
名称
液相
汽相
1. 设计依据
本设计依据于教科书的设计实例，对所提出的题目进行分析并做出 理论计算。
2. 技术来源
目前，精馏塔的设计方法以严格计算为主，也有一些简化的模型，
但是严格计算法对于连续精馏塔是最常采用的，我们此次所做的计算也 采用严格计算法。
3. 设计任务及要求
原料：
设计条件：
原料乙醇含量：质量分率=（30+0.5*28）%=44% 原料乙醇处理量：质量流量=（10+0.1*28）=12.8t/h
3.5 理论塔板层数的确定
精馏段操作线方程： 提馏段操作线方程： 线方程： 在相图中分别画出上述直线，
利用图解法可以求出 块(含塔釜) 其中，精馏段13.5块，提馏段1.5块。
3.6 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)
4.2 塔径的计算 4.3 塔高的计算
5. 塔板结构尺寸的确定
5.2 塔板尺寸 5.2 塔板布置
6. 筛板的流体力学验算
6.1塔板压降 6.2液面落差 6.3液沫夹带 6.4漏液验算 6.5液泛验算
7. 塔板负荷性能图 7.1 漏液线 7.2 液沫夹带线 7.3 液体负荷下限线 7.4液体负荷上限线 7.5液泛线 7.6 操作性能负荷图 7.7 筛板塔的工艺设计计算结果
因为，故塔板采用分块式。查表得，塔板分为3块。
2.边缘区宽度确定 取，。
3.开孔区面积的计算 开孔区面积用式计算
故
4.筛孔计算及其排列 所处理的物系无腐蚀性，可选用δ=3mm碳钢板，取筛孔直。 筛孔按正三角排列，取中心距 筛孔数目为 开孔率为 精馏段气体通过筛孔的气速为
提馏段气体通过筛孔的气速为
6．筛板的流体力学验算
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
3.7 实际塔板数
块(含塔釜) 其中，精馏段的塔板数为：块
4精馏塔主题尺寸的计算
4.1 精馏段与提馏段的体积流量
4.1.1 精馏段
整理精馏段的已知数据列于表3(见下页)，由表中数据可知：
乙醇~水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一， 是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。因其良好 的理化性能，而被广泛地应用于化工、日化、医药等行业。近些年来， 由于燃料价格的上涨，乙醇燃料越来越有取代传统燃料的趋势，且已在 郑州、济南等地的公交、出租车行业内被采用。山东也已推出了推广燃 料乙醇的法规。
原料液温度：45℃ 设计要求：塔顶的乙醇含量0.80(摩尔分率)
塔底的乙醇含量0.05(摩尔分率) 常压精馏 塔顶全凝 塔底直接加热 泡点进料
泡点回流 单板压降≤0.7kpa
表1 乙醇~水溶液体系的平衡数据
液相中乙醇 汽相中乙醇 液相中乙醇 汽相中乙醇
的含量(摩尔 的含量(摩尔 的含量(摩尔 的含量(摩尔
2. 操作条件的确定
2.1 操作压力
由于乙醇~水体系对温度的依赖性不强，常压下为液态，为降低塔 的操作费用，操作压力选为常压 其中塔顶压力为 塔底压力
2.2 进料状态
虽然进料方式有多种，但是饱和液体进料时进料温度不受季节、气
温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制；此外，饱和液 体进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制 造这样的精馏塔都比较容易，为此，本次设计中采取饱和液体进料
3.1 最小回流比及操作回流比的确定
由于是泡点进料，，过点做直线交平衡线于点，由点可读得，因 此：
又过点作平衡线的切线，切点为，读得其坐标为，因此： 所以， 可取操作回流比
3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算
进料量为： 由全塔的物料衡算方程可写出：
(蒸汽)
(泡点)
3.3 全凝器冷凝介质的消耗量
2.4 热能利用
精馏过程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。因此热效率较 低，通常进入再沸器的能量只有5%左右可以被有效利用。虽然塔顶蒸 汽冷凝可以放出大量热量，但是由于其位能较低，不可能直接用作为塔 底的热源。为此，我们拟采用塔釜残液对原料液进行加热。
3有关的工艺计算
由于精馏过程的计算均以摩尔分数为准，需先把设计要求中的质量 分数转化为摩尔分数。 乙醇的摩尔质量 水的摩尔质量 原料液的摩尔组成：
3. 有关的工艺计算
3.1 最小回流比及操作回流比的确定 3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算 3.3 全凝器冷凝介质的消耗量 3.4 热能利用 3.5 理论塔板层数的确定 3.6 全塔效率的估算 3.7 实际塔板数
4. 精馏塔主题尺寸的计算
4.1 精馏段与提馏段的体积流量 4.1.1 精馏段 4.1.2 提留段
6.2液面落差
对于筛板塔，液面落差很小，且本塔的塔径和流量均不是很大，故 可以忽略液面落差的影响。
6.3液沫夹带
液沫夹带可以由公式：进行计算，其中 代表液沫夹带量，kg液体/kg气体；一般规定kg液体/kg 代表塔板上的鼓泡层高度，m；设计经验。 ； 精馏段：
长期以来，乙醇多以蒸馏法生产，但是由于乙醇~水体系有共沸现 象，普通的精馏对于得到高纯度的乙醇来说产量不好。但是由于常用的 多为其水溶液，因此，研究和改进乙醇`水体系的精馏设备是非常重要 的。
塔设备是最常采用的精馏装置，无论是填料塔还是板式塔都在化工 生产过程中得到了广泛的应用，在此我们作板式塔的设计以熟悉单元操 作设备的设计流程和应注意的事项是非常必要的。
0.14
0.482
0.80
0.82
0.18
0.513
0.85
0.855
0.20
0.525
0.894
0.894
0.25
0.551
0.90
0.898
0.30
0.575
0.95
0.942
0.35
0.595
1.0
1.0
二：计算过程
1. 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，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。它的主要 优点是：结构简单，易于加工，造价为泡罩塔的60左右，为浮阀塔的 80%左右；在相同条件下，生产能力比泡罩塔大20%～40%；塔板效率 较高，比泡罩塔高15%左右；气体压力降较小，每板降比泡罩塔约低 30%左右。缺点是：小孔筛板易堵塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带 固体粒子的料液；操作弹性较小（约2～3）。
表6 提馏段的汽液相负荷 液相 22.0 889
汽相 29.89 1.0113
4.2 塔径的计算
由于精馏段和提馏段的上升蒸汽量相差不大，为便于制造，我们取 两段的塔径相等。有以上的计算结果可以知道：
汽塔的平均蒸汽流量： 汽塔的平均液相流量： 汽塔的汽相平均密度：
汽塔的液相平均密度：
塔径可以由下面的公式给出：
塔顶全凝器的热负荷： 可以查得，所以 取水为冷凝介质，其进出冷凝器的温度分别为25℃和35℃则 平均温度下的比热，于是冷凝水用量可求：
3.4 热能利用
以釜残液对预热原料液，则将原料加热至泡点所需的热量可记为：
其中 在进出预热器的平均温度以及的情况下可以查得比热，所以， 釜残液放出的热量 若将釜残液温度降至 那么平均温度 其比热为，因此， 可知，，于是理论上可以用釜残液加热原料液至泡点
分数)
分数)
分数)
分数)
0.0
0.0
0.40
0.614
0.004
0.053
0.45
0.635
0.01
0.11
0.50
0.657
0.02
wk.baidu.com
0.175
0.55
0.678
0.04
0.273
0.60
0.698
0.06
0.34
0.65
0.725
0.08
0.392
0.70
0.755
0.785
0.10
0.43
0.75
8. 各接管尺寸的确定 8.1 进料管 8.2 釜残液出料管 8.3 回流液管 8.4 塔顶上升蒸汽管 8.5 水蒸汽进口管
参考资料： 小结：
一、概述
化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组分组成的混合 物，其中大部分是均相混合物。生产中为满足要求需将混合物分离成较 纯的物质。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。精馏 过程在能量剂的驱动下（有时加质量剂），使气、液两相多次直接接触 和分离，利用液相混合物中各组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相 向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分 的分离。该过程是同时进行传质、传热的过程。
2.3 加热方式
精馏塔的设计中多在塔底加一个再沸器以采用间接蒸汽加热以保证 塔内有足够的热量供应；由于乙醇~水体系中，乙醇是轻组分，水由塔 底排出，且水的比热较大，故可采用直接水蒸气加热，这时只需在塔底 安装一个鼓泡管，于是可省去一个再沸器，并且可以利用压力较底的蒸 汽进行加热，无论是设备费用还是操作费用都可以降低。
6. 1.塔板压降
（1）干板阻力的计算 由式进行计算 由，查干筛孔的流量系数得 故液柱
（2）气体通过液层阻力计算 气体通过液层的阻力由计算 精馏段： 查充气系数关联图得
故
提馏段： ，所以液柱
（3）液体表面张力的阻力的计算 精馏段：液柱 提馏段：液柱 气体通过每层塔板的液柱高度可用下式计算 精馏段：液柱 （设计允许值） 提馏段：液柱 （设计允许值）
平均摩尔质量/
32.1
36.8
平均密度/
799
1.269
体积流量/
4.1.2 提馏段
整理提馏段的已知数据列于表5，采用与精馏段相同的计算方法可
以得到提馏段的负荷，结果列于表6。
表5 提馏段的已知数据
位置
塔釜
进料板
质量分数
摩尔分数
摩尔质量/
温度/℃
91.5
82.4
名称 平均摩尔质量/
平均密度/ 体积流量/
5. 塔板结构尺寸的确定
5.1 塔板尺寸
由于塔径D=1600mm，所以采用单溢流弓形降液管，采用凹形受液 盘。 1.堰长lW：
堰长=(0.6~0.8)D 取堰长=0.66D=0.66×1.6=1.056m 2.堰高 采用平直堰，堰高；液流收缩系数E 取E=1 精馏段： 提馏段：
取板上清液层高度，所以：
原料液的平均摩尔质量： 同理可求得：
45℃下，原料液中 由此可查得原料液，塔顶和塔底混合物的沸点，以上计算结果见表
2。
表2 原料液、馏出液与釜残液的流量与温度
名称 (摩尔分数) 摩尔质量 沸点温度/℃
原料液 0.2352 24.5856 82.41
馏出液 0.80 40.4 78.20
釜残液 0.05 19.4 91.50
聊城大学 《化工原理课程设计》报告
92160吨/年乙醇~水 精馏筛板塔设计
年级 专业 设计者姓名 设计单位 完成日期
目
一、概述 1. 设计依据
07级四班 化学工程与工艺
2010年 07月22 日
录
2. 技术来源
3. 设计任务及要求
二：计算过程
1. 塔型选择
2. 操作条件的确定
2.1 操作压力 2.2 进料状态 2.3 加热方式 2.4 热能利用
所以：
取安全系数为0.7，则空塔气速为： 根据塔径系列尺寸圆整为 此时，精馏段的上升蒸汽速度为：
提馏段的上升蒸汽速度为：
4.3 塔高的计算
塔的高度可以由下式计算： 已知实际塔板数为块，板间距由于料液较清洁，无需经常清洗，可
取每隔8块板设一个人孔，则人孔的数目为4个，在进料板上侧有1个 人孔，精馏段3个，提馏段1个。 取人孔两板之间的间距，两板之间的间距，则塔顶空间，塔底空 间，进料板空间高度，那么，全塔高度： 有效高度
由于适宜的空塔气速，因此，需先计算出最大允许气速。 取塔板间距，板上液层高度，那么分离空间：
功能参数： 从史密斯关联图查得：，由于，需先求平均表面张力：全塔平均 温度，在此温度下，乙醇的平均摩尔分数为，所以，液体的临界 温度：
设计要求条件下乙醇~水溶液的表面张力 平均塔温下乙醇~水溶液的表面张力可以由下面的式子计算： ，