乙醇和水的精馏塔设计

乙醇及水的精馏塔设计
首先，需要确定乙醇和水的混合物的物理性质。

乙醇和水的沸点非常
接近，因此在设计精馏塔时，必须考虑适当的操作条件，以便有效地分离
乙醇和水。

在精馏塔的设计过程中，首先需要选择适当的塔型。

常见的乙醇和水
的分离塔包括简单塔和精馏塔。

简单塔由一个塔板组成，可用于低温分离，而精馏塔则包含多个塔板，可以提供更高的分离效率。

其次，需要考虑精馏塔的高度。

精馏塔的高度决定了分离的效率。

通
常情况下，精馏塔的高度越高，分离效率越高。

然而，高塔会增加成本和
能耗，因此需要在效率和经济性之间做权衡。

此外，需要选择适当的回流比。

回流比是指流经塔板上部的液体返回
到塔底的比例。

适当的回流比可以提高分离效率，但过高的回流比可能导
致能耗过高。

还需要考虑乙醇和水的进料浓度。

通常情况下，浓度较高的进料可以
提高分离效果，但也会增加能耗。

因此，需要找到一个经济和效率之间的
平衡点。

在设计乙醇和水的精馏塔时，还需要考虑传热和传质方面的问题。

特
别是在塔内的塔板上，需要考虑适当的传热和传质设备，以确保有效的分离。

最后，需要进行塔的热力学计算和模拟，以评估设计的可行性和最佳
性能。

这可以通过使用软件模拟工具，如Aspen Plus、CHEMCAD等来完成。

综上所述，乙醇及水的精馏塔设计需要考虑塔的类型、高度、回流比、进料浓度等因素。

通过综合考虑这些关键参数，可以设计出经济、高效的
乙醇和水精馏塔，满足工业生产的需求。

乙醇_水精馏塔设计说明
1.设备选型
2.工艺流程
(1)加热阶段：将乙醇_水混合物加热到沸点，使其部分汽化，进入下一个阶段。

(2)蒸馏阶段：乙醇和水在塔内进行汽液两相的分离，高纯度的乙醇向上升腾，低纯度的水向下流动。

(3)冷凝阶段：将高纯度的乙醇气体冷凝成液体，便于收集和储存。

(4)分离阶段：将冷凝后的液体进一步分离，得到纯度较高的乙醇和水。

3.操作参数
(1)温度控制：加热阶段需要将混合物加热到适当的沸点，通常控制在80-100摄氏度。

而在蒸馏阶段，控制塔顶和塔底的温度差异，有助于提高分离效果。

(2)压力控制：塔的进料和出料口通常需要控制一定的压力，以保证流量的稳定。

(3)流量控制：塔内液体的流速对塔的操作效果有较大影响，需保持适当的流速，通常通过调节塔顶和塔底的流量或液位来实现。

4.塔的结构及内件设计
乙醇_水精馏塔的结构包括塔壳、进料装置、分离器、冷凝器、再沸器、集液器等。

其中，塔内需要配置一些内件，如填料和板式塔板等，以
提高传质和传热效果。

填料可采用金属或塑料材料，板式塔板可选用槽式、波纹式等不同形式。

通过合理配置和设计这些内件，提高乙醇_水分离效果。

综上，乙醇_水精馏塔的设计需要综合考虑设备选型、工艺流程、操
作参数以及塔的内部结构等因素。

通过合理的设计和选择，可以实现高效
分离乙醇和水的目的。

化工原理课程设计任务设计题目：乙醇－水精馏塔设计设计条件系统进料：25ºC处理量： 25，000吨/年进料浓度：28%乙醇（质量）处理要求：塔顶乙醇浓度≥ 94% （质量）塔底乙醇浓度≤ 0.1%（质量）塔顶压强：4kPa(表压)进料状态：泡点进料回流比： 1.7Rmin冷却水温：25ºC加热蒸汽： 0.2MPa（表压）设备形式：筛板塔年工作时： 7200小时年工作日： 300天（连续操作）塔顶冷凝器采用全凝器塔低再沸器为间接蒸汽加热目录一、前言----------------------------------------------------3二、设计方案简介-------------------------------------------3三、工艺流程图及说明--------------------------------------4四、工艺计算及精馏塔设计--------------------------------41、工艺条件------------------------------------------------42、气液平衡数据及相图--------------------------------------53、全塔物料衡算.--------------------------------------------64、工艺条件下物性计算---------------------------------------75、塔板数的确定--------------------------------------------146、精馏塔内气液负荷计算------------------------------------167、塔和塔板主要工艺尺寸计算--------------------------------178、塔内工艺条件数据一览表----------------------------------25五、精馏塔附属设备的设计选型1、换热器的选型计算 ---------------------------------------252、接管的选型计算------------------------------------------273、储槽的选型计算------------------------------------------294、泵的选型计算------------------------------------------305、温度计的选型------------------------------------------316、压力计的选型------------------------------------------317、液位计的选型------------------------------------------318、流量计的选型------------------------------------------329、辅助设备一览表- -----------------------------------------33六、选用符号说明---------------------------------------34七、参考文献------------------------------------------35八、结束语------------------------------------------36一、前言乙醇（C2H5OH），俗名酒精，是基本的工业原料之一，与酸碱并重，它作为再生能源犹为受人们的重视。

分离乙醇水的精馏塔设计简介在化学工业中，乙醇是一种常见的有机溶剂，广泛应用于药品、肥料和燃料等领域。

然而，乙醇在自然界中通常以水溶液的形式存在。

因此，在乙醇的生产过程中，需要对乙醇水溶液进行分离，以获得高纯度的乙醇。

精馏是一种常用的分离技术，通过利用混合液中组分的不同沸点，将其分离出来。

本文将介绍一种用于分离乙醇水的精馏塔设计方案。

原理精馏塔是精馏过程中的关键设备，它通过将混合液引入塔内，在塔内的驱动下，乙醇和水分别以不同的沸点汽化，然后经过凝结再回流到塔中，最终分离乙醇和水两种组分。

精馏塔的设计考虑了以下几个方面：1.塔内结构：塔内通常设有塔板或填料来增加表面积，从而增加传热和传质效率。

常见的填料包括泡沫塞、环形填料等。

2.塔底结构：塔底设有汽液分离器，用于将汽相和液相分离，并通过不同的出口引出。

3.冷凝器：冷凝器用于冷却出塔顶的汽相，并将其转化为液相，以便于回流到塔内。

4.塔顶结构：塔顶设有乙醇和水的分出口，分别将高纯度的乙醇和水引出。

设计方案在分离乙醇水的精馏塔设计中，应考虑以下几个关键因素：1. 乙醇和水的沸点差异乙醇和水的沸点差异较小，约为7-9℃。

因此，在设计中应选择合适的操作条件，使得乙醇和水能够有效分离。

一种常见的方式是增加塔板或填料层数，以增加传热和传质效率，从而提高分离效果。

2. 塔板或填料的选择塔板和填料是精馏塔中常用的结构。

塔板通常采用筛板或穿孔板，其目的是将混合液均匀分布到塔板上，并提供足够的接触面积。

而填料则是通过增加表面积来增加传质效率，常用的填料包括泡沫塞、环形填料等。

在乙醇水分离的精馏过程中，应选择适合的塔板或填料，以提高分离效率。

3. 回流比的选择回流比是指回流到精馏塔的液相与塔顶产品的比例。

回流比的选择直接影响到塔的分离效果。

一般来说，较高的回流比能够提高精馏塔的分离效率，但同时也增加了能耗。

因此，需要根据实际情况选择合适的回流比。

结论乙醇水的精馏塔设计是分离乙醇的重要工艺步骤。

乙醇-水溶液连续精馏塔设计目录1.设计任务书 (3)2.英文摘要前言 (4)3.前言 (4)4.精馏塔优化设计 (5)5.精馏塔优化设计计算 (5)6.设计计算结果总表 (22)7.参考文献 (23)8.课程设计心得 (23)精馏塔设计任务书一、设计题目乙醇—水溶液连续精馏塔设计二、设计条件1．处理量： 15000 （吨/年）2．料液浓度： 35 （wt%）3．产品浓度： 93 （wt%）4．易挥发组分回收率： 99%5．每年实际生产时间：7200小时/年6. 操作条件：①间接蒸汽加热；②塔顶压强：1.03 atm（绝对压强）③进料热状况：泡点进料；三、设计任务a) 流程的确定与说明；b) 塔板和塔径计算；c) 塔盘结构设计i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图；ii. 流体力学验算；iii. 塔板负荷性能图。

d) 其它i. 加热蒸汽消耗量；ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量e) 有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图，编写设计说明书。

乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计前言乙醇在工业、医药、民用等方面，都有很广泛的应用，是很重要的一种原料。

在很多方面，要求乙醇有不同的纯度，有时要求纯度很高，甚至是无水乙醇，这是很有困难的，因为乙醇极具挥发性，也极具溶解性，所以，想要得到高纯度的乙醇很困难。

要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。

精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。

化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。

为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。

可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。

浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内应用最广泛的塔型，特别是在石油、化学工业中使用最普遍。

分离乙醇水的精馏塔设计乙醇水精馏塔是一种用于分离乙醇和水的设备。

在这种精馏塔中，乙醇和水的混合物被加热，使其沸点降低，然后通过不同的沸点将两种液体分离出来。

下面是一个简单的乙醇水精馏塔设计：1. 塔体设计：精馏塔通常由一个垂直的圆柱形塔体和内部填料组成。

塔体内部通常分为若干个段，每个段都有一个或多个塔板或填料层。

通过管道，将混合物从底部引入，加热蒸发，然后从顶部输出。

2. 加热系统：乙醇水混合物在精馏塔中被加热，使其沸点降低。

通常采用蒸汽或热水来加热塔体，通过外部加热交换器将能量传递给塔体内的混合物。

3. 分离原理：乙醇和水的沸点不同，所以在塔体内加热时，乙醇和水会分别蒸发，并在不同的段或填料层分离。

乙醇的沸点比水低，所以乙醇首先蒸发，然后在塔体内向上升，水则在更低的位置蒸发，形成乙醇和水的分离。

4. 冷凝系统：在塔体的顶部设置冷凝器，将上升的蒸汽冷凝成液体，分离出乙醇和水。

分离后的乙醇和水分别通过不同的管道送出。

5. 控制系统：精馏塔需要一个精确的控制系统来控制加热和冷却过程，以确保分离效果达到最佳状态。

总的来说，乙醇水精馏塔通过加热和冷凝的过程，利用乙醇和水的沸点差异，将两种液体有效分离。

这种精馏塔设计可以在工业生产中用于大规模分离乙醇和水，满足不同领域的需求。

很高兴继续为您介绍乙醇水精馏塔的相关内容。

6. 塔板或填料层设计：精馏塔内部通常设置有塔板或填料层，用于增加表面积，促进蒸汽和液体的接触，从而促进分离。

常用的塔板类型包括泡沫塔板和穿孔塔板，填料层则可以选择球状或鼓形填料等。

这些设计可有效提高乙醇和水的分离效率。

7. 操作方法：在精馏过程中，需要注意控制加热温度、冷却温度、流速等参数，以保证所得到的乙醇和水的纯度和分离效率。

为此，通常采用自动化控制系统，监测和调整各项参数，提高操作的稳定性和效率。

8. 安全措施：在乙醇水精馏过程中，需要注意防止乙醇的挥发和着火，避免发生危险。

因此，需要设置相应的通风排气系统，并且保证设备的密封性良好。

分离乙醇水精馏塔设计引言乙醇水分离是化工工程中常见的一种操作，通过精馏塔可以实现乙醇与水的分离。

本文将针对乙醇水精馏塔的设计进行介绍，包括塔的结构、工艺参数和操作步骤等。

1. 塔的结构乙醇水精馏塔的结构一般分为以下三部分：顶部蒸汽分离器、中部塔板和底部回流器。

1.1 顶部蒸汽分离器顶部蒸汽分离器用于将乙醇和水的混合物中的乙醇蒸汽与未能蒸发的液体进行分离。

蒸汽分离器一般由分离器壳体、液体收集器和气流分布器等部件组成。

1.2 中部塔板中部塔板用于增加塔板的数量，增加乙醇与水之间的接触面积，更好地实现分离效果。

塔板一般由塔板壳体、孔板和气液分布装置等组成。

1.3 底部回流器底部回流器主要用于分离塔的底部液相产物，以保证乙醇的纯度。

回流器一般由回流器壳体、回流管和液体收集器等组成。

2. 工艺参数在设计乙醇水精馏塔时，需要考虑的工艺参数包括塔板的数量、塔板的间距、塔底的回流比等。

2.1 塔板数量塔板的数量决定了乙醇与水之间的接触面积。

一般来说，塔板数量越多，分离效果越好。

但是过多的塔板会增加设备投资成本，因此需要在分离效果和经济性之间进行平衡。

2.2 塔板间距塔板间距的选择也是很重要的。

间距过大会减少塔板数量，使得乙醇与水之间的接触面积减小；间距过小则增加回流液的沉降阻力，使得分离效果下降。

因此，需要根据具体工艺要求进行合理的选择。

2.3 回流比回流比是指回流到塔顶的液体与塔底的进料流量之比。

回流比的选择对精馏塔的分离效果有着直接的影响。

一般来说，较大的回流比能够减小塔底的进料液温度，提高塔板效率。

但是过大的回流比也会增加能耗，增加设备运行成本。

3. 操作步骤乙醇水精馏塔的操作步骤一般分为以下几个步骤：装填填料、预热操作、生产操作和停车操作。

3.1 装填填料首先需要将塔内的填料装填好。

填料的选择要考虑填料的表面积、缝隙率和液体分布性等因素。

常见的填料有波纹板、环形填料和反光板等。

3.2 预热操作在正式运行之前，需要进行预热操作。

分离乙醇水的精馏塔设计首先，精馏塔由塔体、塔板和填料组成，塔体一般为立式筒状结构，塔板上有孔和塔盘，填料用于增加气液接触面积。

在塔体内设置蒸汽进口和液体进口，以及乙醇和水的分离出口。

其次，需要考虑传质情况。

在塔体内，蒸汽和液体乙醇水混合物通过填料和塔板的作用进行传质，乙醇和水会根据其相对挥发度在塔体内逐渐分离。

同时，塔板上的孔和塔盘会增加气液接触面积，促进传质过程。

再者，需要考虑传热情况。

蒸汽在塔体内冷却凝结，释放出潜热，从而将乙醇和水分离开来。

在塔体内设置冷却装置可以提高传热效果，加快分离过程。

另外，需要考虑操作条件和操作参数。

包括塔顶压力、进料温度、冷却温度、回流比等参数的选择，以及监控和调节操作过程。

总的来说，精馏塔设计需要考虑乙醇和水的物理性质、传质传热过程和操作条件等多方面因素，以确保分离效果和经济性的同时，也需要考虑塔体结构和操作方便性。

精馏是分离混合物中液体成分的一种有效方法，精馏塔是实现这一过程的关键设备。

对于分离乙醇水的精馏塔设计，不仅需要考虑物理化学性质、传质传热过程和操作条件等方面的因素，还需要详细分析塔体结构的选择、填料的确定、塔板设置以及冷却装置的安排等问题。

首先，塔体结构作为精馏塔的基本组成部分，需选择适当的材料和结构设计以满足工艺要求。

通常情况下，精馏塔采用不锈钢、碳钢等耐腐蚀材料制成，以适应乙醇水混合物的特性。

其次，塔体的结构应当足够稳固，以承受内部气液操作压力，同时要有足够的空间容纳塔板、填料等其他部件。

此外，考虑到操作方便性和维护性，还要保证塔体具有合适的结构设计，例如设置好进料口和出料口，便于操作和维护。

对于塔板的设置，通常会通过均布的孔洞来增加气液的接触面积，从而促进传质和传热，并且有助于规范气液流向。

此外，通过合理的塔板布置和流道设计，也能有效减小气液流动时的阻力，提高操作效率。

而对于填料的选择，常用的填料有塔内板结构填料，多孔硬质塔填料等，通过填料的设计，可增加气液接触面积，提高传质效率。

《化工原理》乙醇-水混合液精馏塔设计一、设计任务：完成精馏塔工艺优化设计、精馏塔结构优化设计以及有关附属设备的设计和选用，绘制精馏塔的工艺条件图及塔板性能负荷图，并编制工艺设计说明书。

二、操作条件：年产量：7500t。

料液初温：30℃料液浓度：43%（含乙醇摩尔分数）塔顶产品浓度：97%（含乙醇摩尔分数）乙醇回收率：99.8%（以摩尔分数计）年工作日：330天（24小时运行）精馏塔塔顶压力：4kPa（表压）冷却水温度：30℃饱和蒸汽压力：2.5kgf/cm2（表压）单板压降：不大于0.7kPa全塔效率：52%回流比是最小回流比的1.8倍进料状况：泡点进料三、设计内容：（1）设计方案简介：对确定的工艺流程及精馏塔型式进行简要论述。

（2）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，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。

（3）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。

（4）主要附属设备设计计算及选型塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量。

（5）用坐标纸绘制乙醇-水溶液的y-x图一张，并用图解法求理论塔板数（贴在说明书中对应的地方）。

（6）绘制精馏塔设计条件图。

附：汽液平衡数据表1一、总体设计计算1.1 汽液平衡数据（760mm Hg）1.2塔的物料衡算=43/46.07/(43/46.07+57/18.01)=0.2277XF=97/46.07/(97/46.07+31/18.01)=0.9267XDM=0.2277⨯46.07+（1-0.2277）⨯18.02=24.399kg/kmol F同理可得M=44.013 D，=7.5*106/7920=946.97DD=946.97/44.013=21.516η=0.998=DXD /FXF=21.516*0.9267/0.2277FF=87.742 由 F=D+WFXF =DXD+WXW得：Xw=0.03998W=66.226 Kmol/h1.3塔板计算tF=（0.2277-0.1661/0.2337-0.1661）*(82.7-84.1)+84.1=82.82°CtF=82.82℃乙醇不同温度的饱和蒸气压乙醇的饱和蒸气压o={[(82.82-80)/(90-80)]*(158.27-108.32)}+108.32=122.41 PA水不同温度的饱和蒸气压由图数据通过内插法得P B O =53.0525 α =122.41/53.0525=2.31 泡点进料q=1R min =1/α-1[X D /X F -α(1-X D )/1-X F ]=2.94 R=1.8R min =5.292精馏段操作线方程1111n n D R y x x R R +=+++=0.841x+0.1473提馏段操作线方程W m m x WqF L W x W qF L qF L y -+--++=+''1=1.503x-0.000849实际塔板数N pE T =0.52精馏段Np1=11/0.52=21块提馏段Np2=3/0.52=6块总板数21+6=27块二、塔的工艺条件及物性数据计算2.1精馏段的数据1.平均压力Pm单板降压不大于0.7Kpa所以等于0.7Kpa塔顶：PD=4+101.3=105.3Kpa加料板：PF=105.3+0.7*21=120Kpa平均压力：Pm=(105.3+120)/2=112.65Kpa2.平均温度tD={[(0.9267-0.08943)/(1-0.8943)]*(80.02-78.15)}+78.15=78.72℃tF=82.82℃精馏段tm=(82.82+78.72)/2=80.77℃3.平均分子量塔顶：M VDM = XD×M轻组分+（1－XD）×M重组分=46.07*0.9267+（1-0.9267）*18.01=44.01kg/kmolM LDM = x1×M轻组分+（1－x1）×M重组分=46.07*0.743+(1-0.743)*18.01=38.86kg/kmol进料板的平均分子量:进料板对应的组成Xn 和ynM VFM = yn×M轻组分+（1－yn）×M重组分=46.01*0.512+(1-0.512)*18.01=32.38kg/kmolM LFM = Xn×M轻组分+（1－Xn）×M重组分=46.07*0.2277+(1-0.2277)*18.01=24.4kg/kmol 精馏段：MVm=(44.01+32.38)/2=38.2kg/kmolMLm=(38.36+24.4)/2=31.63kg/kmol4.平均密度塔顶：aA =0.97 aB=0.03查物性数据：易挥发组分密度ρ1＝ 763.42 Kg/m3难挥发组分密度ρ2＝ 972.58 Kg/ m3塔顶液相密度：ρLD ＝1/[a1/ρ1+(1-a1) /ρ2]= 741.84Kg/ m3进料板：aA =0.43 aB=0.53查物性数据：易挥发组分密度ρ1＝ 733.59 Kg/m3难挥发组分密度ρ2＝ 969.97 Kg/ m3进料液相密度：ρLF ＝1/[a2/ρ1+(1-a2) /ρ2]= 851.93Kg/ m3精馏段的平均液相密度：ρLM ＝(ρLD+ρLF)/2=796.88Kg/ m3精馏段平均汽相密度：TM =（TF+TD）/2=80.77℃ρVM ＝PM V /RT M =1.463Kg/ m 35. 液体的平均表面张力 （1）塔顶t D =78.72℃ бO =17.26 бW =62.8V O =46.07/737=0.06251m 3/kmol V w =18.01/973=0.01851m 3/kmol X o =X D =0.9267 X W =1-0.9267=0.0733 φo =X o V O /(X W V w +X o V O )=0.977 φW =1-0.977=0.023 B=lg(φW q /φo )=-3.266Q=0.041(q/T)(бO V O 2/3/q-бW V w 2/3)=-0.0007 A=B+Q=-3.266-0.0007=-3.2667lg(φs W q /φso )=-3.2667和φs W +φso =1解得 φs W =0.021 φso =0.979бm 1/4=φs W бW 1/4+φso бO 1/4=2.05 бDm =17.81N/m2. 进料板t F =82.82℃ бO =16.88 бW =62.04V O =46.07/733=0.06285m 3/kmol V w =18.01/969.3=0.01858m 3/kmol X o =X F =0.2277 X W =1-0.2277=0.7723 φo =X o V O /(X W V w +X o V O )=0.499φW =1-0.499=0.501 B=lg(φW q /φo )=-0.298Q=0.041(q/T)(бO V O 2/3/q-бW V w 2/3)=-0.00748A=B+Q=-0.298-0.00748=-0.3055lg(φs W q /φso )=-0.3055和φs W +φso =1解得 φs W =0.498 φso =0.502бm 1/4=φs W бW 1/4+φso бO 1/4=2.415 бFm =34.01N/m(3) 精馏段бm =（17.81+34.01）/2=25.91N/m 6. 液体的平均黏度,L D μ=0.44⨯0.9267+(1-0.9267)⨯0.357=0.434.a mP s,L F μ=0.12⨯0.33+(1-0.12)⨯0.30=0.3904.a mP s,L M μ精=0.435*0.3904+0.357*（1-0.3904）=0.387.a mP s 7. 精馏段的汽液负荷计算V=（R+1）D=(5.292+1)⨯21.516=135.38/kmol hS V =,,3600V V m V M ρ精精=135.38*38.2/(3600*1.463)=0.91m 3/sV h =3600*0.91=3262.96m 3/hL=RD=50292⨯21.516=113.86/kmol h,3600L s L m LM L ρ=精精=113.86*31.63/(3600*796.88)=0.001255L h =3600*0.001255=4.52m 3/h2.2 提馏段的数据1.平均温度t W ={[(0.03998-0.019)/(1-0.019)]*(89-95.5)}+95.5=92.93℃ t F =82.82℃提馏段t m =(82.82+92.93)/2=87.88℃2.平均分子量 塔底：M VWM = X W ×M 轻组分+（1－X W ）×M 重组分=46.07*0.414+（1-0.414）*18.01=29.63kg/kmol M LWM = x 1×M 轻组分+（1－x 1）×M 重组分=46.07*0.03998+(1-0.03998)*18.01=19.13kg/kmol 提馏段：M Vm =(29.63+32.38)/2=31kg/kmol M Lm =(19.13+24.4)/2=21.77kg/kmol 3.平均密度塔底：a A =0.64 a B =0.36查物性数据： 易挥发组分密度ρ1＝ 725.87 Kg/m 3 难挥发组分密度ρ2＝ 963.23 Kg/ m 3塔底液相密度：ρLD ＝1/[a 1/ρ1+(1-a 1) /ρ2]= 963.15Kg/ m 3 提馏段的平均液相密度：ρLM ＝(ρLW +ρLF )/2=907.54Kg/ m 3 提馏段平均汽相密度：T M =（T F +T D ）/2=87.88℃ ρVM ＝PM V /RT M =1.16Kg/ m34.液体的平均表面张力 （1）塔底t W =92.93℃ бO =13.27 бW =60.16V O =46.07/737=0.06251m 3/kmol V w =18.01/973=0.01851m 3/kmol X o =X W =0.03998 X W =1-0.03998=0.96 φo =X o V O /(X W V w +X o V O )=0.123φW =1-0.123=0.877B=lg(φW q /φo )=0.796Q=0.041(q/T)(бO V O 2/3/q-бW V w 2/3)=-0.000163 A=B+Q=0.796-0.000163=0.794lg(φs W q /φso )=0.794和φs W +φso =1解得 φs W =0.634 φso =0.366бm 1/4=φs W бW 1/4+φso бO 1/4=2.46 бWm =36.62N/m提馏段бm =（36.62+34.01）/2=35.32N/m 5.液体的平均黏度μlw =0.03998⨯0.324+(1-0.03998)⨯0.324=0.393.a mP s ,L F μ=0.12⨯0.33+(1-0.12)⨯0.30=0.3904.a mP s μL,M 提=0.393*0.084+0.393*（1-0.084）=0.33.a mP s 6.精馏段的汽液负荷计算V=（R+1）D=(5.292+1)⨯21.516=135.38/kmol hS V ==135.38*31/(3600*1.16)=1m 3/sV h =3600*1=3600m 3/hL=RD=50292⨯21.516=113.86/kmol hL s =113.86*21.77/(3600*907.54)=0.00154L h =3600*0.00154=5.508m 3/h三、塔和塔板主要工艺尺寸计算 3.1 塔径首先考虑精馏段：参考有关资料，初选板音距T H =0.5m 取板上液层高度L h =0.06m 故 T H -L h=0.5-0.06=0.44ms s L V ⎛ ⎝查图可得 20C =0.097校核至物系表面张力为9.0mN/m 时的C ，即C=20C 0.220σ⎛⎫⎪⎝⎭=0.0102max u =CL VVρρρ-可取安全系数0.7，则 u=0.7max u =0.7⨯2.378=1.665m/s故4sV uπ按标准，塔径圆整为1.2m ，则空塔气速为0.805m/s3.2 精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为1Z N =-T 精精（）H =(21-1)⨯0.5=10m提馏段有效高度为1Z N =-T 提提（）H =(6-1)⨯0.5=2.5mZ 总=10+2.5=12.5m3.3 溢流装置采用单溢流、弓形降液管⑴ 堰长 w l 取堰长 w l =0.6Dw l =0.6⨯1.2=0.72m⑵ 出口堰高w h =L ow h h -选用平直堰，堰上液层高度ow h 由下式计算ow h =2/32.841000h w L E L ⎛⎫ ⎪⎝⎭近似取E=1.03,则ow h =0.00995故 w h =0.06-0.00995=0.05m ⑶ 降液管的宽度d W 与降液管的面积f A 由L D /D T =0.6《化工设计手册》 得dW D =0.1,f TA A =0.053 故 d W =0.12 f A =0.0722()24D π=0.062m留时间 f T sA H L τ==23.9s (>5s 符合要求)提馏段t=A d H T /Ls=33.11=>5s⑷ 降液管底隙高度 h ο u o ,=0.08h ο=L s /w l u o ,=0.022m3.4 塔板布置(1)取边缘区宽度c W =0.06,安定区宽度s W =0.075(2)计算开孔面积212sin 180a x A R R π-⎡⎤=⎢⎥⎣⎦=0.7992m 其中 x=2D-(d s W W +)=0.405m R=2D-c W =0.54m 3.5 筛板数n取筛孔的孔径0d 为39mm,正三角形排列,一般碳钢的板厚δ为3mm,孔中心距t=75.0mm 浮阀数目 取阀动能因数11F =，则由式o υ=o υ=计算塔板上的筛孔数n,即 n=4V s /πd o 2u o =83.75=84提馏段的筛口气速和筛孔数用上述公式计算， 提馏段 u 0=10.21m/s, n=82个取边缘区宽度c W =0.06,安定区宽度s W =0.075,板厚δ为3mm, 做等腰三角形叉排h=Aa/0.075n=0.127m=120mm 阀孔气速μo =4V s /πnd o 2=9.12m/s F 0=10.97四、筛板的流体力学性能 1. 塔板压降校核 h f =h c +h e(1)气体通过干板的降压h c临界孔速 u 0c =（73/ρv ）1/1.825=8.52m/s<u 0 所以h c =5.34（ρv /ρL )(u 02/2g)=0.0411m (2)气体通过班上液层的压降h e h e =β(h w +h ow )=0.05*0.06=0.03 （3）h б克服表面张力的压降 h б=0.00034m（4）气体通过筛板压降h f 和∆p f h f =h c +h e +h б=0.07144m∆p f =ρl *g*h f =558.5kpa<0.7kpa 2. 雾沫夹带量校核泛点率1100%F bF =板上液体流经长度 Z L =D T -2W D =0.96m F=40.72%<80%不会发生过量的雾沫夹带 3. 漏液校核=4.134m/s k=u 0/u'0=2.19=>2提馏段用同样的方法得，k=u 0/u'0==>2 4. 降低管液泛校核为防止降液管液泛的发生，应使降液管中清液层高度()d T w H H h ≤Φ+d P L d H h h h =++ 即h d =0.153(L s /L w h o )2=0.00096m取 取校正系数Φ=0.5,H d =0.1324,Φ(H T +h w )=0.275m可见(),d T W H H h φ≤+符合防止淹塔的要求。

乙醇—水混合溶液连续精馏塔设计乙醇-水混合溶液连续精馏塔的设计引言：乙醇-水混合溶液的连续精馏塔在工业生产中有广泛的应用，尤其是在酒精生产、燃料乙醇的提纯等领域。

本文将以设计乙醇-水混合溶液连续精馏塔为主题，对连续操作的工艺参数、设备设计等方面进行详细的探讨。

一、乙醇-水混合溶液的特性乙醇-水混合溶液的特性是设计连续精馏塔的基础，其中最重要的是乙醇和水的气液平衡数据。

通过实验测得的气液平衡数据可以用于计算实际操作中的塔回流比、落液比等重要参数，以保证精馏塔的正常运行。

二、连续操作的工艺参数1.塔回流比：乙醇-水混合溶液的精馏塔中，塔回流比是一个关键的控制参数。

通过控制塔回流比，可以实现对塔内温度和浓度的调节，以保证乙醇和水的分离效果。

一般来说，较高的塔回流比可以提高塔底液的浓度，但会相应地降低塔顶的乙醇含量。

2.塔顶温度：塔顶温度是乙醇-水混合溶液精馏塔操作中另一个重要的工艺参数。

通过调节塔顶温度，可以控制乙醇的纯度，实现乙醇的提纯。

一般来说，较低的塔顶温度可以提高乙醇的纯度，但会增加底液的回流量。

3.塔底液的回流量：塔底液的回流量也是连续精馏塔操作中需要控制的参数之一、通过调节底液的回流量，可以实现对塔底温度和浓度的控制，从而保证乙醇和水的分离效果。

一般来说，增加底液的回流量可以提高底液的浓度，但会相应地降低塔顶温度。

三、设备设计1.乙醇-水混合溶液连续精馏塔的设备包括：塔体、填料、除沫器、塔底液泵、塔顶动力和塔口动力等。

塔体的设计需要考虑到溶液的物理特性，如压力、温度和粘度等。

2.填料是乙醇-水混合溶液连续精馏塔中的关键设备。

填料的选择应考虑到温度、浓度和性质等因素，以满足乙醇和水的分离要求。

3.除沫器在乙醇-水混合溶液连续精馏塔中起到除去塔顶产生的泡沫的作用。

合理的除沫器设计可以提高精馏效果，避免泡沫堵塞导致操作不稳定。

4.塔底液泵是用于控制底液回流量的设备，通过调节泵的转速来实现对回流量的调节。