任务书。
一设计题目筛板式连续精馏塔设计。
二工艺条件。
生产能力：50000吨/年（料液）
年工作日：300天。
原料组成：28%乙醇，72%水（质量分率，下同）
产品组成：馏出液 96%乙醇，釜液0.2%乙醇。
操作压力：塔顶压强为常压。
进料温度：泡点。
进料状况：泡点。
加热方式：直接蒸汽加热。
回流比： 自选。
三设计要求。
编写一份设计说明书，主要内容包括：
1. 封面：课程设计题目、学生班级及姓名、指导教师、时间（打印）
2. 目录（打印）
3. 设计任务书（打印）
4. 设计方法和步骤。
1） 工艺参数的确定。
基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，塔板数等。
2） 主要设备的工艺尺寸计算。
板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。
3） 流体力学计算及有关水力性质的校核。
4） 主要附属设备设计计算及选型。
5. 绘制精馏塔的设备工艺条件图（打印）
6. 列出板式塔主要结构尺寸和计算结果表。
7. 设计评述：主要介绍设计者对本设计的评价及设计的体会。
8. 参考文献。
9. 主要符号说明。
1设计方法和步骤。
本设计任务为分离乙醇--水混合物，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料通过预热器加热到泡点后送入精馏塔里。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
该物性属易分离物，最小回流比比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用直接蒸气加热，塔底产品冷却后送至储罐。
原料及塔顶、塔底的摩尔分率。
原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率：
f：原料液流量（kmol/sxf：原料组成（摩尔分数，下同）
d：塔顶产品流量（kmol/sxd：塔顶组成。
w：塔底残液流量（kmol/sxw：塔底组成。
表1 乙醇和水的物理性质。
乙醇（ａ）a＝46.07g/mol 水（ｂ）b＝18.02g/mol
xfxdxw =
原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量。
f = md=
mw=物料衡算原料处理量
进料量： kmol/h
总物料衡算 f=d+w
乙醇料衡算 xff=xdd+xww
联立解得：ｄ＝46.46 kmol/h273.26 kmol/h
表2 乙醇、水混合液的汽液平衡数据。
温度：利用上表中数据有拉格朗插值法可求：、、精馏段平均温度、提馏段平均温度：
精馏段平均温度：
提馏段平均温度：
yq = 0.4050
xq =0.1320
操作回流比ｒ＝1.5ｒmin = 1.5×1.827 =2.74
ｌ＝ｒ1.703×46.46=49.85kmol/h
2.74+1)×46.36=125.6 kmol/h
49.85+319.7=369.6kmol/h
ｖ＇＝125.6 kmol/h
精馏段： 提馏段：
精馏段：液相组成x1： x1 = 39.13%=xa
气相组成y1： y1 = 61.09% =ya
提馏段。液相组成x2： x2 = 0.055=xa
气相组成y2： y2 =0.3183=ya
精馏段挥发度：由xa=0.3913，ya=0.6109得xb= 0.6087%，yb=0.3891%
提馏段挥发度：由xa=0.055，ya=0.3183得xb= 0.0.945，yb=0.6817
精馏段：，查表得： ；
提留段：，查表得： ；
精馏段粘度：
提留段粘度：
1.4 理论板数的确定---捷算法
①全塔：解得：
精馏段最少理论板数：
精馏段实际板数 ：
已知：， 故11块
提馏段实际板数：
已知：， 故8块。
全塔所需实际塔板数：
全塔效率：
加料板位置在第11块板。
2 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算。
操作压力计算。
塔顶操作压力 pd= 101.3 kpa每层塔板压降δp =0.7kpa
进料板压力 pf = 101.3+0.7×10=108.3 kpa 精馏段平均压力pm=(pf+pd)/2 =104.8kpa
操作温度计算。
利用表中数据由拉格朗日插值可求得、、
精馏段平均温度：
提馏段平均温度：
平均摩尔质量计算。
塔顶平均摩尔质量计算。
由xd = yd = 0.8597 查平衡曲线，得x1 = 0.782
mvdm =xd×ma+(1-xd)×mb =0.8597×46.07 +（1-0.8597）×18.02 =44.16 g / mol
mldm = x1×ma+(1-x1)×mb =0.782×46.07 + 1-0.782)×18.02 = 39.96 g / mol
进料板平均摩尔质量计算。
已知：yf = 0.420 查平衡曲线，得xf = 0.101
mvfm = yf×ma+(1-yf)×mb = 29.80 g / mol
mlfm = xf×ma+(1-xf)×mb = 20.85 g / mol
精馏段平均摩尔质量。
mvm = mvdm + mvfm) /2 =36.98 g / mol
mlm = mldm + mlfm) /2 = 20.85 g / mol
平均密度计算。
气相平均密度计算由理想气体方程计算，v m= =
液相平均密度计算
为最终所得产品（塔顶、塔底）的摩尔分率。
塔顶液相平均密度计算：
由td =78.17℃ ，查手册得：ρa = 737.29 kg·m3 ， b = 970.12kg·m3
故。进料板液相平均密度计算：
由tf = 87.41℃ ，查手册得：ρa = b =
进料液相的质量分率计算：
精馏段液相平均密度为： 808.63
表3不同温度下乙醇与水的密度。
液体平均表面张力计算。
表4液体的表面加力(单位：mn/m)
液相平均张力依右式计算，即：
塔顶液相平均表面张力：
由td = 78.17℃ ，查手册得： =17.37 mn /m63.05 mn/m
进料液相平均表面张力 (xf进料液。由平衡曲线查得的数值！不是原料)
由tf = 87.41℃，查手册得 = 16.52 mn /m ， 61.31mn /m
精馏段液相平均表面张力：
3 精馏塔的塔体工艺尺寸计算。
精馏段的气、液相体积流率：，
由，式中c由右式：计算。
取板间距h t = 0.4m ，板上液层高度h l =0.06m ,则有：h t — h l =0.34m 查图到，c20＝0.072
取安全系数为0.7，则空塔气速为 = 0.7×2.031＝1.422 m / s
按标准塔径圆整后 d＝0.80 m
塔截面积为
实际空塔气速为
精馏段有效高度为
提馏段有效高度为
在进料板上方开一入孔，其高度为 1.2m,故精馏塔的有效高度为。
因塔径ｄ＝ 0.8m ，可选用单溢流降液管降液管，采用凹形槽受液盘，计算如下：
3.3.1 堰长，取= 0.66d=0.66×0.8＝0.528 m
3.3.2 溢流堰高度，由 ，先用平直堰 ，堰上液层高度
近似取ｅ＝１则 ＝0.0027 m
由，查图得， ，
故 ａf =0.0722×at = 0.0361 wd = 0.171 m
验算液体在降液管中停留时间，即。
(设计合理)
凹形受液槽深度
因ｄ＝0.8m≥800mm，故塔板采用分块式，分为４块。
边缘区宽度确定。
取。开孔面积：
筛板计算及其排列。
物料无腐蚀性，选碳钢板，取筛孔直径。
筛孔按正三角形排列，取孔中心距。
筛孔数目： 开孔率： 7
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