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) 操作周期
进料组成
塔顶馏岀液组成
塔底馏岀液组成
操作压力
进料热状况
单板压降：
3000 kg/h
300 天/年
25% （质量分数，下同）
> 94%
< 0.1%
4kPa （塔顶表压）
泡点
< 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岀，在预热器中预热至84 'C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 C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，馏岀产品进入储罐。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用(0.001/46)/(0.001/46+0.999/18)=0.0004
2原料及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
M=0.1154*46+(1-0.1154)*18=21.2312kg/kmol
M D=0.860*46+(1-0.86)*18=42.08kg/kmol
M W=0.0004*46+(1-0.0004)*18=18.0112kg/kmol
3物料衡算
原料的处理量 F=3000/ ( 300*24) /21.2312=19.63 kmol/h
总物料衡算 19.63=D+W
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
塔底采岀量W=17.004
（三）精馏工艺条件计算
1.理论塔板数NF的求取
错误！未找到引用源。确定回流比R
乙醇一水属于理想物系，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。由手册查得乙醇一水物系的气液平衡数据，绘出x-y图，见下图
常压下乙醇一水溶液的 t-x-y图
常压下乙醇一水溶液的t-x-y 图