精馏塔计算方法
目录
1 设计任务书 (1)
1.1 设计题目………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
1.2 已知条件………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
1.3设计要求…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
2 精馏设计方案选定 (1)
2.1 精馏方式选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
2.2 操作压力的选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
2.4 加料方式和加热状态的选择……………………………………………………………………………………………………………………………………………………
2.3 塔板形式的选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
2.5 再沸器、冷凝器等附属设备的安排……………………………………………………………………………………………………………………………………………
2.6 精馏流程示意图…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
3 精馏塔工艺计算 (2)
3.1 物料衡算…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
3.2 精馏工艺条件计算………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
3.3热量衡算…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
4 塔板工艺尺寸设计 (4)
4.1 设计板参数………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
10接管尺寸设计 (10)
符号说明 (10)
参考文献 (13)
结束语 (13)
1．设计任务
1．1设计题目：年产8000吨乙醇板式精馏塔工艺设计
1．2已知条件：1原料组成：含35%（w/w）乙醇的30度液体，其余为水。2产品要求：含量≥93.4%（w/w）乙醇。3残液≤0.1%（w/w）乙醇。4冷却
水t
入=32度，t
出
=45度
1．3设计要求（1）物料流程图，塔版图，塔体工艺图（2）各接口尺寸（3）加热剂及冷却剂用量。
2．设计方案选定
2．1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。
2．2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。
2．3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，压降教低，在乙醇和水这种黏度不大的分离工艺中有很好表现。
2．4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。
2．5由于蒸汽质量不易保证，采用间接，蒸汽加热。
2．6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，馏出产品进入储罐。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。
2．7精馏流程简图
3．精馏塔工艺计算
3．1物料衡算：年产量8000吨（每年连续生产300天），塔顶产品组成93.4%（w/w）乙醇。原料35%（w/w）乙醇水溶液，30度。釜残液含乙醇0.1%（w/w）的水溶液。分子量M水=18；M乙醇=46
物料衡算汇总
摩尔流量摩尔组质量流量质量组成% 平均分子
将质量组成转换为摩尔组成:，
，。计算平均分子量：，，
。由方程组
，因为解得
得物料衡算汇总表
3．2精馏工艺条件计算。
（1）确定回流比R
图解法确定R
min 由图知X
D
/（R+1）=0.93得R
min
=1.89
kmol/h 成% kg/h 量g/mol
原料F 133 3042
22.87 乙醇23.14 17.4 1065 35
水109.86 82.6 1977 65
釜液W 107.37 1934
18.01 乙醇0.4204 0.03915 1.934 0.1
水107.33 99.96 1932 99.9
馏出液D 26.63 1111
4.172 乙醇22.56 84.7 1038 93.4
水 4.074 15.3 73.33 6.6
图解N min 在图上由点（X D ，X D ）在平衡线和对角线间向点（X W ，X W ）作梯级，由梯级个数确定最小理论板层数。N min =10（不包括再沸器）
N-R 图，已知R min 和N min ，由吉利兰图可确定一系列N-R 相关数据，绘出N-R 关联图。
适宜回流比，取图上曲线由急剧下降向平缓过渡阶段所对应的R 值作为操作回流比，得R=3.6
回流液热状况 由塔顶产品组成X D =0.8047查得塔顶温度[1]为T s =78.23度 塔顶采用冷液回流，回流液温度为T s `=65度 则T 定=（T s +T s `）/2=71.62度 由参考资料[3]附录查得78.23度下r 水=2400kJ/kg ，r 乙醇=826kJ/kg 。71.62度条件下，C p 水=4.17kJ/（kg&S226;K ）C p 乙醇=3.08kJ/（kg&S226;K ）
，
回流热状态参数参考下式计算，由塔内回流比
R=3.6=R`&S226;ql ，塔外回流比R`=3.6/1.045=3.445 （2）确定理论板层数。
，
结果见图，得理论板层数17（不包
括再沸器），精馏段13，提馏段4（不包括再沸器） （3）确定实际板层数。 假设塔釜温度
=107度，则塔顶与塔底平均温度
度 在96.62
度下查得x=3.3%,y=26.2%把x,y 代入公式
