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课程设计。题目精馏塔课程设计。
系别化学与化工学院。
专业应用化学。
学生姓名 xxxx x
学号 xxxxxxxxxx x 年级 08级
指导教师张燕、任根宽。
精馏塔（fractionating column）
是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。
蒸气由塔底进入。蒸发出的气相与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向气相中转移，气相中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，气相愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，从而达到组分分离的目的。由塔顶上升的气相进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。
塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，加热蒸发成气相返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。
精馏原理 (principle of rectify)
蒸馏的基本原理是将液体混合物部分气化，利用其中各组份挥发度不同（相对挥发度，α）的特性，实现分离目的的单元操作。蒸馏按照其操作方法可分为：简单蒸馏、闪蒸、精馏和特殊精馏等。
本节以两组分的混合物系为研究对象，在分析简单蒸馏的基础上，通过比较和引申，讲解精馏的操作原理及其实现的方法，从而理解和掌握精馏与简单蒸馏的区别（包括：原理、操作、结果等方面）。
精馏装置包括精馏塔、原料预热器、蒸馏釜（再沸器）、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分汽化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将热量带走。另外，为保持塔的操作稳定性，流程中除用泵直接送入塔料外，也可采用高位槽进料。
塔顶冷凝装置根据生产情况采用分凝器或全凝器。塔顶分凝器对上升蒸汽虽有一定增浓作用，但在石油等工艺中获取液相产品时往往采用全凝器，以便于准确的控制回流比。
精馏操作可在减压、常压和加压条件下进行。操作压强常取决于冷凝温度。除热敏性物料以外，凡通过常压蒸馏不难实现分离要求；对热敏性物料或混合液沸点过高的系统则宜采用减压蒸馏；对常压下馏出物的冷凝温度过低的系统，需提高塔压；而常压下呈气态的物料必须采用加压蒸馏。
蒸馏大多采用间接蒸气加热，设置再沸器。有时也可采用直接蒸汽。但由于直接蒸汽的加入，对塔内溶液其一定稀释作用，在进料条件和产品纯度、轻组分收率一定的前提下，釜液浓度相应降低，故须在提馏段增加塔板以达到生产要求。
1）、进料含乙醇38.2﹪，其余为水（均为质量分数，下同）
2）、生产乙醇含量不低于93.1﹪；
3）、釜残液中乙醇含量不高于；1﹪
4）、生产能力5000t/y乙醇产品，年开工7200小时。
5）、操作条件：
1、间接蒸汽加热；2、塔顶压力：1.03atm（绝对压强）3、进料热状态：泡点进料；4、回流比：r=5；5、单板压降：75mm液注。
选取wf=38.2﹪ wd=95﹪ ww=1﹪ m乙醇=46g/mol m水=18g/mol
xf==0.1948
同理：xd=0.8814 xw=0.003937
d=460.0814+18 (1-0.0814)=42.6792
同理： f=23.4544 w=18.1102
因为： d=42.6792
所以：d==16.2712kmol/h
因为泡点进料，则q=1
f=d+wf=74.8044 kmol/h
fxf=dxd+wxww=58.5332 kmol/h
表1 精馏塔物料衡算数据记录。
平衡线方程：y=
常压下乙醇和水体系的平衡数据：
由此表可得：
所以=2.762
因为泡点进料。
所以xq=xf=0.1948
rmin=2.3378
r=1.5 rmin=3.5067(比例在1.1~2之间选取)
精馏段操作方程：y=
y=0.7781x+0.1956
v=(r+1)d=73.3294kmol/h l=rd=57.058kmol/h
提留段操作方程： =v =l+f
y=y=1.789x-0.0314
nmin==7.4206
又因为r=3.5067
所以==0.2593
由吉利兰图可知： =0.4
n=13.701
选取et=0.7则np=19.5728
圆整到nt=20块。
精馏段与提馏段的体积流量。
精馏段：第一块塔板y1=xd=0.8814
因为y1=所以x1=0.729
m1==38.4162
所以kmol/h
精馏段平均温度。
平均质量分数。
l=rd体积流量。
同理可得。提馏段段：
平均温度。所以。
查表可知：所以。
同理。在（乙醇液38％）
选取ht=0.4m hl=0.07m
ht- hl=0.33m
查表可知：
所以。泛点气速。
所以。圆整到0.9m
冷凝液温度：25~350c
80~450c
查表得。因为冷凝液为水，由经验值。
所以。因塔径，可选用单溢流弓形降液管。
单溢流：，取。
溢流堰高度。
因为，选用平直堰。
堰上液层高度。
精馏段：，，
查上图得：，则。
取板上清夜层高度，故。
提馏段：，查的，则。
取板上清液层高度，故。
降液管。因为，查下图（弓形降液管参数图）得：，，所以，依下式验算液体在降液管中停留的时间：
精馏段： 提馏段：
故降液管设计合理。
降液管底隙高度依下式计算：，取则。
精馏段：，即。
提馏段：，即。
故降液管底隙高度设计合理。
3.7.1 塔板的分块
因为，故塔板采用分块式，查表得，塔板分为3块。
表塔板分块数。
3.7.2 边缘区宽度的确定。
溢流堰前的安定区宽度：，边缘区宽度：
3.7.3开孔区面积计算。
开孔区面积按下式计算：，其中，
故。3.7.4浮阀塔计算及其排列。
采用型重阀，重量为33，孔径为39mm
浮阀数目。浮阀数目按下式计算：,气体通过阀孔的速度：，取动能因数则精馏段：，个。
提馏段：，个。
由于采用分块式塔板，故采用等边三角形叉排。设相近的阀孔中心距，通道板上可排阀孔26个。弓形板可排阀孔24个，所以总阀孔数目为个。
精馏段：气体通过阀空的实际速度：
实际动能因素：
提馏段。气体通过阀孔的实际速度：
实际动能因素：
开孔率。开孔率在之间，且实际动能因素在之间，满足要求。
单板压降：
阀片全开前： ，取两者中较大者，则取板上液层充气因数，那么。
气体克服液体表面张力所造成的阻力可由下式计算：
但由于气体克服液体表面张力所造成的阻力通常很小，可忽略不计。
1）精馏段：
2）提馏段：
降液管内泡沫液层高度可按下式计算。
浮阀塔德液面落差不大，常可忽略不计。
1）精馏段塔板上不设进口堰时：
2）提馏段
塔板上不设进口堰时：
取，泛点百分率可取下列两式计算，取计算结果中较大的数值：
1) 精馏段：
2）提馏段：
1）精馏段：
2）提馏段：
1)精馏段：
2)提馏段：
取。1) 精馏段：
得。2) 提馏段：
得。1)精馏段：
得： 2)提馏段：
得： 液泛线方程：
1) 精馏段：
2) 提馏段：
操作性能负荷图。
(1) 精馏段 ：
由图可知，该塔的操作上限为过量液沫夹带控制，下限为漏液控制。由图可读得：
所以，塔的操作弹性为(2)提馏段：
由图可知，该塔操作上限为雾沫夹带控制，下限为漏液控制。由图可读得：
所以，塔操作弹性为。
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