精馏塔设计流程
精馏塔工艺流程简介
精馏塔单元一、工作原理简述二、典型精馏塔动画演示三、工艺流程简介四、组态画面及设备说明一、工作原理简述精馏是化工生产中分离互溶液体混合物的典型单元操作，其实质是多级蒸馏，即在一定压力下，利用互溶液体混合物各组分的沸点或饱和蒸汽压不同，使轻组分（沸点较低或饱和蒸汽压较高的组分）汽化，经多次部分液相汽化和部分气相冷凝，使气相中的轻组分和液相中的重组分浓度逐渐升高，从而实现分离。
精馏过程的主要设备有：精馏塔、再沸器、冷凝器、回流罐和输送设备等。
精馏塔以进料板为界，上部为精馏段，下部为提留段。
一定温度和压力的料液进入精馏塔后，轻组分在精馏段逐渐浓缩，离开塔顶后全部冷凝进入回流罐，一部分作为塔顶产品（也叫馏出液），另一部分被送入塔内作为回流液。
回流液的目的是补充塔板上的轻组分，使塔板上的液体组成保持稳定，保证精馏操作连续稳定地进行。
而重组分在提留段中浓缩后，一部分作为塔釜产品（也叫残液），一部分则经再沸器加热后送回塔中，为精馏操作提供一定量连续上升的蒸气气流。
二、精馏塔动画演示1.板式塔结构2.板式塔工作原理3.精馏塔实观4.精馏塔剖面图5.板式精馏塔1.板式塔结构2.板式塔工作原理3精馏塔实观4精馏塔剖面图5.板式精馏塔三、工艺流程简介本单元是一种加压精馏操作，原料液为脱丙烷塔塔釜的混合液，分离后馏出液为高纯度的C4产品，残液要是C5以上组分。
67.80C的原料液经流量调节器FIC101控制流量（14056Kg/h）后，从精馏塔DA405的第16块塔板（全塔共32块塔版）进料。
塔顶蒸气经全凝器EA419冷凝为液体后进入回流罐FA408；回流罐FA408的液体由泵GA412A/B抽出，一部分作为回流液由调节器FC104控制流量（9664KG/H）送回DA405第32层塔板；另一部分则作为产品，其流量由调节器FC103控制（6707Kg/h）。
回流罐的液位由调节器LC103与FC103构成的串级控制回路控制。
化工原理课程设计——精馏塔设计
南京工程学院课程设计说明书（论文）题目乙醇—水连续精馏塔的设计课程名称化工原理院(系、部、中心)康尼学院专业环境工程班级K环境091学生姓名朱盟翔学号240094410设计地点文理楼A404指导教师李乾军张东平设计起止时间：2011年12月5日至 2011 年12月16日符号说明英文字母A a——塔板开孔区面积，m2；A f——降液管截面积，m2；A0——筛孔面积；A T——塔截面积；c0——流量系数，无因此；C——计算u max时的负荷系数，m/s；C S——气相负荷因子，m/s；d0——筛孔直径，m；D——塔径，m；D L——液体扩散系数，m2/s；D V——气体扩散系数，m2/s；e V——液沫夹带线量，kg(液)/kg(气)；E——液流收缩系数，无因次；E T——总板效率，无因次；F——气相动能因子，kg1/2/（s·m1/2）；F0——筛孔气相动能因子，kg1/2/（s·m1/2）；g——重力加速度，9.81m/s2；h1——进口堰与降液管间的距离，m；h C——与干板压降相当的液柱高度，m液柱；h d——与液体流过降液管相当的液柱高度，m；h f——塔板上鼓泡层液高度，m；h1——与板上液层阻力相当的高度，m液柱；h L——板上清夜层高度，m；h0——降液管底隙高度，m；h OW——堰上液层高度，m；h W——出口堰高度，m；h'W——进口堰高度，m；Hσ——与克服表面张力的压降相当的液柱高度，m液柱；H——板式塔高度，m；溶解系数，kmol/(m3·kPa)；H B——塔底空间高度，m；H d——降液管内清夜层高度，m；H D——塔顶空间高度，m；H F——进料板处塔板间距，m；H P——人孔处塔板间距，m；H T——塔板间距，m；K——稳定系数，无因次；l W——堰长，m；L h——液体体积流量，m3/h；L S——液体体积流量，m3/h；n——筛孔数目；P——操作压力，Pa；△P——压力降，Pa；△P P——气体通过每层筛板的压降，Pa；r——鼓泡区半径，m，t——筛板的中心距，m；u——空塔气速，m/s；u0——气体通过筛孔的速度，m/s；u0，min——漏气点速度，m/s；u'0——液体通过降液管底隙的速度，m/s；V h——气体体积流量，m3/h；V s——气体体积流量，m3/h；W c——边缘无效区宽度，m；W d——弓形降液管宽度，m；W s——破沫区宽度，m；x——液相摩尔分数；X——液相摩尔比；y——气相摩尔分数；Y——气相摩尔比；Z——板式塔的有效高度，m。
精馏工艺流程图
精馏工艺流程图
精馏工艺是一种将混合液体分离成纯液体或液体混合物的方法。
其基本原理是利用了不同组分的汽化温度不同的特性，通过加热使混合液体汽化，在冷凝器中冷凝并收集纯液体或液体混合物。
以下是精馏工艺的基本流程图：
1. 供料系统：混合液体通过供料系统输入精馏塔。
供料系统包括自动计量泵、进料阀门等设备，用于精确控制供给速率和流量。
2. 蒸汽生成系统：精馏塔的底部装有加热器，通过加热器提供热量，将混合液体加热至汽化温度。
加热器采用蒸汽加热或电加热，具有快速加热、能耗低的特点。
3. 蒸馏系统：混合液体在加热器中被加热，部分组分开始汽化。
汽化的组分随着蒸汽上升，进入精馏塔顶部。
精馏塔内装有多个塔板，塔板上通常有填料或塔盘，用于增加液体和蒸汽的接触面积。
在各个塔板上，汽化的组分与未汽化的组分发生传质和传热过程。
4. 冷凝系统：精馏塔顶部通过冷凝器进行冷却，将部分蒸汽冷凝成液体。
冷凝器是一个换热器，利用冷却介质或冷水将蒸汽冷却，使其变成液体。
5. 分离系统：冷凝后的液体通过分流器分离成不同组分的产物。
分流器具有多个出口，分别收集纯液体或液体混合物。
6. 冷却系统：分离后的产物通过冷却器进行冷却，使其达到所需的温度。
冷却器通常采用冷却介质或冷水进行冷却。
7. 收集系统：经过冷却后的产物被收集到不同容器中，用于进一步的处理或包装。
以上就是精馏工艺的基本流程图。
根据实际需要，可以根据不同的物料和要求进行调整和改进。
此外，精馏工艺还可以与其他工艺结合使用，如萃取、蒸汽压缩等，以获得更高的分离效果和节能效果。
分离乙醇水精馏塔设计（含经典工艺流程图和塔设备图）
分离⼄醇⽔精馏塔设计（含经典⼯艺流程图和塔设备图）分离⼄醇-⽔的精馏塔设计设计⼈员：所在班级：化学⼯程与⼯艺成绩：指导⽼师：⽇期：12化⼯原理课程设计任务书⼀、设计题⽬：⼄醇---⽔连续精馏塔的设计⼆、设计任务及操作条件（1）进精馏塔的料液含⼄醇35％（质量分数，下同），其余为⽔；（2）产品的⼄醇含量不得低于90％；（3）塔顶易挥发组分回收率为99％；（4）⽣产能⼒为50000吨/年90％的⼄醇产品；（5）每年按330天计，每天24⼩时连续运⾏。
（6）操作条件a）塔顶压强 4kPa （表压）b）进料热状态⾃选c）回流⽐⾃选d）加热蒸汽压⼒低压蒸汽（或⾃选）e）单板压降 kPa。
三、设备形式：筛板塔或浮阀塔四、设计内容：31、设计说明书的内容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性数据的计算；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）对设计过程的评述和有关问题的讨论；2、设计图纸要求；1）绘制⽣产⼯艺流程图（A2 号图纸）；2）绘制精馏塔设计条件图（A2 号图纸）；五、设计基础数据：1.常压下⼄醇---⽔体系的t-x-y 数据；2.⼄醇的密度、粘度、表⾯张⼒等物性参数。
4⼀、设计题⽬：⼄醇---⽔连续精馏塔的设计⼆、设计任务及操作条件：进精馏塔的料液含⼄醇35％（质量分数，下同），其余为⽔；产品的⼄醇含量不得低于90％；塔顶易挥发组分回收率为99％，⽣产能⼒为50000吨/年90％的⼄醇产品；每年按330天计，每天24⼩时连续运⾏。
塔顶压强4kPa （表压）进料热状态⾃选回流⽐⾃选加热蒸汽压⼒低压蒸汽（或⾃选）单板压降≤0.7kPa。
三、设备形式：筛板塔四、设计内容：1）精馏塔的物料衡算：原料⼄醇的组成 xF＝＝0.1740原料⼄醇组成 xD0.7788塔顶易挥发组分回收率90％平均摩尔质量 MF =由于⽣产能⼒50000吨／年，.则 qn，F所以，qn，D562）塔板数的确定：甲醇—⽔属⾮理想体系，但可采⽤逐板计算求理论板数,本设计中理论塔板数的计算采⽤图解法。
精馏塔工艺设计
一、苯- 氯苯板式精馏塔的工艺设计任务书（一）设计题目设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为98.5%的苯36432吨，塔底馏出液中含苯1%，原料液中含苯为61%（以上均为质量百分数）。
（二）操作条件1. 塔顶压强4kPa（表压）2. 进料热状况：饱和蒸汽进料3. 回流比：R=2R min4. 单板压降不大于0.7kPa（三）设计内容设备形式：筛板塔设计工作日：每年330 天，每天24小时连续运行厂址：青藏高原大气压约为77.31kpa 的远离城市的郊区设计要求1. 设计方案的确定及流程说明2. 塔的工艺计算3. 塔和塔板主要工艺尺寸的确定（1）塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学验算（3）塔板的负荷性能图绘制（4）生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制4、塔的工艺计算结果汇总一览表5、对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论（四）基础数据1. 组分的饱和蒸汽压p i （mmH）g2. 组分的液相密度ρ（kg/m3）、苯- 氯苯板式精馏塔的工艺计算书（精馏段部分）一）设计方案的确定及工艺流程的说明原料液经卧式列管式预热器预热至泡点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后送至苯液贮罐；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。
典型的连续精馏流程为原料液经预热器加热后到指定的温度后，送入精馏塔的进料板，在进料上与自塔上部下降的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。
在每层板上，回流液体与上升蒸气互相接触，进行热和质的传递过程。
操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（釜残液），部分液体汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。
塔顶蒸气进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品（馏出液）。
（二）全塔的物料衡算1. 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率苯和氯苯的相对摩尔质量分别为 78.11 kg/kmol 和 112.6kg/kmol 0. 61/ 78. 110.61/ 78.11 0.39/ 112.62. 平均摩尔质量3. 料液及塔顶底产品的摩尔流率依 题 给 条 件 ： 一 年 以 330 天 ， 一 天 以 24 小 时 计 ， 有 ：（三）塔板数的确定1. 理论塔板数 N T 的求取 2）确定操作的回流比 R将 1）表中数据作图得 x ~ y 曲线及 t x ~ y 曲线。
精馏塔的设计
第一章生产工艺流程的确定本设计的任务为分离正庚烷和正辛烷混合物的精馏塔设计。
对于此二元混合物的分离，采用常压下的连续精馏操作装置。
本设计采用饱和蒸汽进料，将原料以饱和蒸汽状态送人精馏塔内。
塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液体在泡点下一部分经回流装置回流至塔内，其余的部分经产品冷凝冷却器冷凝冷却后送人储罐。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
该物系属于易分离物系，最小回流比较小，操作回流比为最小回流比的2倍。
本设计带控制点的生产工艺流程图见附图-1。
第二章精馏塔2.1 精馏塔的物料衡算通过查阅资料知，一个大气压下，正庚烷的沸点为98.4℃，正辛烷的沸点125.6℃，所以混合液中，正庚烷是易挥发成分。
2.1.1已知条件:混合液的流量：F=12t/h正庚烷的含量：x F=0.42正庚烷的回收率：φ=0.98釜残夜中正庚烷的含量：x w =0.032.1.2物料衡算过程：混合液的平均相对分子质量：M F=0.42*100+0.58*114=108.12Kg/kmol混合液的流量：F=12*1000/108.12=110.99Kmol/h总物料衡算：110.99=D+W110.99*0.42=D* x D +W* x w0.98=D* x D /F*x F计算结果：D=79.77 W=31.22 x D=0.5732.2 塔板数的确定2.2.1塔板理论数N T的求取正庚烷—正辛烷属于理想物系，采用图解法求理论板层数。
（1）由资料查得正庚烷—正辛烷在101.3KPa的气液平衡数据如下:温度（℃）：98.4 105 110 115 120 125.6X: 1.0 0.656 0.487 0.311 0.157 0.0y: 1.0 0.810 0.673 0.491 0.280 0.0绘出x-y图，见附图2。
（2）求最小回流比及操作回流比采用作图法求最小回流比。
在附图2中对角线上，自点e（0.42,0.42）作垂线ef即为进料线，该线与平衡线的交点坐标y q = 0.42 x q=0.26最小回流比为R min= (x D- y q )/ (y q - x q)=(0.573-0.42) / ( 0.42-0.26) = 0.96取操作回流比为R=2 R min=2*0.96=1.92（3）求精馏塔的气液负荷线L=RD=1.96*79.77=156.35V=(R+1)D=(1+1.96)*79.77=232.93L=L=156.35V=V-F=232.93-110.99=122.0(4) 求操作线方程精馏段操作线方程为y=L x /V + D x D /V =0.658x+0.196提馏段操作线方程为y=L x /V -W x W /V =1.282x-0.008(5)图解法取理论板层数采用图解法取理论板层数，如附图2所示。
精馏塔课程设计--苯-甲苯板式精馏塔的工艺设计
第一章绪论1.1精馏的特点与分类精馏是分离液体混合物的典型单元操作。
它是通过加热造成气液两相物系，利利用物系中各组分挥发度的不同的特性来实现分离的。
按精馏方式分为简单精馏、平衡精馏、精馏和特殊精馏。
1.1.1蒸馏分离具有以下特点（1）通过蒸馏分离，可以直接获得所需要的产品。
（2）适用范围广，可分离液态、气态或固态混合物。
（3）蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离。
（4）蒸馏操作耗能较大，节能是个值得重视的问题。
1.1.2平衡蒸馏将混合液在压力p1下加热，然后通过减压阀使压力降低至p2后进入分离器。
过热液体混合物在分离器中部分汽化，将平衡的气、液两相分别从分离器的顶部、底部引出，即实现了混合液的初步分离。
1.1.3简单蒸馏原料液在蒸馏釜中通过间接加热使之部分汽化，产生的蒸气进入冷凝器中冷凝，冷凝液作为馏出液产品排入接受器中。
在一批操作中，馏出液可分段收集，以得到不同组成的馏出液。
1.1.4连续精馏操作流程化工生产以连续精馏为主。
操作时，原料液连续地加入精馏塔内，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（称为釜残液）；部分液体被汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。
塔顶蒸气进入冷凝器被全部冷凝，将部分冷凝液用泵（或借重力作用）送回塔顶作为回流液体，其余部分作为塔顶产品（称为馏出液）采出。
1－精馏塔 2－全凝器3－储槽 4－冷却器5－回流液泵 6－再沸器 7－原料液预热器图1连续精馏装置示意图1.2精馏塔的踏板分类1.2.1塔板的结构形式1.泡罩塔板泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，它由升气管与泡罩构成。
泡罩安装在升气管的顶部，分圆形和条形两种，以前者使用较广。
泡罩有φ80mm、φ100mm和φ150mm三种尺寸，可根据塔径大小选择。
泡罩下部周边开有很多齿缝，齿缝一般为三角形、矩形或梯形。
泡罩在塔板上为正三角形排列。
它的优点是操作弹性适中塔板不易堵塞。
缺点是生产能力与板效率较低结构复杂、造价高。
图2泡罩塔板（a)操作示意图 (b)塔板平面图 (c)圆形泡罩2.筛孔塔板筛孔塔板简称筛板，其结构特点是在塔板上开有许多均匀小孔，孔径一般为3～8mm。
化工原理精馏塔设计完善版
目录设计主要内容.......................................一、设计方案的确定及流程说明 (1)二、精馏塔的物料衡算 (4)三、精馏塔板数的确定.......................................四、精馏塔工艺条件及有关物性数据计算 (7)五、精馏塔主要工艺尺寸计算 (11)六、精馏塔塔板的工艺尺寸 (12)七、精馏塔塔板的流体力学验算 (14)八、精馏塔塔板的负荷性能图 (17)九、精馏塔辅助设备选型与计算 (20)十、设计结果概要 (23)十一、设计总结和评述............................... (24)十二、参考文献 (25)设计主要内容一、设计方案的确定及流程说明1、操作压力蒸馏操作可在常压，加压，减压下进行。
应该根据处理物料的性能和设计总原则来确定操作压力。
例如对于热敏感物料，可采用减压操作。
本次设计为一般物料因此，采用常压操作。
2、进料状况进料状态有五种：过冷液，饱和液，气液混合物，饱和气，过热气。
但在实际操作中一般将物料预热到泡点或近泡点，才送入塔内。
这样塔的操作比较容易控制。
不受季节气温的影响，此外泡点进料精馏段与提馏段的塔径相同，在设计和制造上也叫方便。
本次设计采用泡点进料即q=1。
3、加热方式蒸馏釜的加热方式一般采用间接加热方式，若塔底产物基本上就是水，而且在浓度极稀时溶液的相对挥发度较大。
便可以直接采用直接加热。
直接蒸汽加热的优点是：可以利用压力较低的蒸汽加热，在釜内只需安装鼓泡管，不需安装庞大的传热面，这样，操作费用和设备费用均可节省一些，然而，直接蒸汽加热，由于蒸汽的不断涌入，对塔底溶液起了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下。
塔釜中易于挥发组分的浓度应较低，因而塔板数稍微有增加。
但对有些物系。
当残液中易挥发组分浓度低时，溶液的相对挥发度大，容易分离故所增加的塔板数并不多，此时采用直接蒸汽加热是合适的。
乙烯丙烯精馏塔设计
第四节裂解气深冷分离流程一、深冷分离流程二、脱甲烷塔及操作条件三、乙烯塔和丙烯塔(一)乙烯塔馏分经过加氢脱炔之后，进入乙烯塔进行精馏，塔顶得到乙烯产品，塔底产品为乙烷。
C2乙烯塔的重要性：乙烯的纯度要求要达到聚合级，冷量消耗大，乙烯塔在深冷分离装置中是一个比较关键的塔。
(乙烯塔是出乙烯产品的精馏塔)1.操作条件表1-33 乙烯塔操作条件表1-33(P76)是乙烯塔的操作条件。
从表中可以看出，乙烯塔的操作条件大体上可以分成两类：一类是低压法，塔的操作温度比较低；另一类是高压法，塔的操作温度比较高。
从图1-38(P77)可以看出：随着操作压力的增加，乙烯和乙烷的相对挥发度将减小；随着操作温度的增加，乙烯和乙烷的相对挥发度也减小。
由此可见，操作压力对相对挥发度有较大的影响，一般可以采取降低操作压力的办法来增大相对挥发度，从而使精馏塔的塔板数和回流比降低。
见图1-39。
操作压力降低以后，精馏塔的操作温度也降低，因而需要制冷剂的温度级位低，对精馏塔的材质有比较高的要求，从这些方面来看，操作压力低是不利的，还是高一些好。
操作压力的选择还要考虑乙烯的输送压力。
此外，压力的确定还要与整个流程相适应。
综上所述，乙烯塔操作压力的确定可有下列因素来决定：制冷的能量消耗、设备投资、产品乙烯的输送压力以及脱甲烷塔的操作压力等因素来决定的。
2.乙烯塔的改进由图1-40（P77）可以看出，精馏段靠近塔顶的塔板温度变化很小，而在提馏段各塔板的温度变化较大。
因此乙烯塔要求精馏段塔板数比较多，回流比也比较大。
乙烯塔的精馏段要求有较大的回流比，但是提馏段要求的回流比不大。
因此，近年来采用中间再沸器（或理解成中间换热器、中间加热器）的办法来回收冷量。
这种方法可以节省冷量约17%（占整个乙烯塔冷量的17%）。
这是乙烯塔的一个改进。
见图1-41(P78)。
例如，乙烯塔的操作压力为1.9MPa，塔底温度为-5℃，可以用丙烯蒸汽作为再沸器的热源，这样即可以将丙烯蒸汽冷凝成为丙烯液体，又可以回收了塔底的冷量。
《化工原理》乙醇-水混合液精馏塔设计
《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。
精馏塔设计流程
在一常压操作的连续精馏塔内分离水—乙醇混合物。
已知原料的处理量为2000吨、组成为36%（乙醇的质量分率，下同），要求塔顶馏出液的组成为82%，塔底釜液的组成为6%。
设计条件如下：操作压力5kPa(塔顶表压)；进料热状况自选；回流比自选；单板压降≤；根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。
【设计计算】（一）设计方案的确定本设计任务为分离水—乙醇混合物。
对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。
设计中采用泡点进料，将原料液通过预料器加热至泡点后送入精馏塔内。
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至塔内其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的倍。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
（二）精馏塔的物料衡算1. 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率M=46.07kg/kmol乙醇的摩尔质量AM=18.02kg/kmol水的摩尔质量BF x =18.002.1864.007.4636.007.4636.0=+= D x =64.002.1818.007.4682.007.4682.0=+= W x =024.002.1894.007.4606.007.4606.0=+=2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量F M =×+×=23.07kg/kmolD M =×+×=35.97kg/kmolW M =×+×=18.69kg/kmol3.物料衡算以每年工作250天，每天工作12小时计算原料处理量 F =90.281225007.2310002000=⨯⨯⨯kmol/h 总物料衡算 =W D +水物料衡算 ×=+W联立解得 D =hW =h （三）塔板数的确定1. 理论板层数T N 的求取水—乙醇属理想物系，可采用图解法求理论板层数。
①由手册查得水—乙醇物系的气液平衡数据，绘出x —y 图，如图。
化工原理课程设计精馏塔详细版
广西大学化学化工学院化工原理课程设计任务书专业：班级：姓名：学号：设计时间：设计题目：乙醇——水筛板精馏塔工艺设计（取至南京某厂药用酒精生产现场）设计条件： 1. 常压操作，P=1 atm（绝压）。
2. 原料来至上游的粗馏塔，为95——96℃的饱和蒸汽。
因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。
3. 塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为 40吨/日。
4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%（质量分率）。
5．塔釜采用饱和水蒸汽加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。
6．操作回流比R=（1.1——2.0）R。
min设计任务： 1. 完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计算和选型。
2．画出带控制点的工艺流程图，t-x-y相平衡图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。
3．写出该精流塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己设计的评价。
指导教师：时间1设计任务1.1 任务1.1.1 设计题目乙醇—水筛板精馏塔工艺设计（取至南京某厂药用酒精生产现场）1.1.2 设计条件 1.常压操作，P＝1 atm（绝压）。
2．原料来至上游的粗馏塔，为95－96℃的饱和蒸气。
因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。
3．塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为40吨/日。
4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03％(质量分率)。
5．塔釜采用饱和水蒸气加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。
6．操作回流比R=(1.1—2.0)R。
min1.1.3 设计任务1.完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计算和选型。
2．画出带控制点的工艺流程示意图，t-x-y相平衡图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。
3．写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己设计的评价。
1.2 设计方案论证及确定1.2.1 生产时日设计要求塔日产40吨92.41%乙醇，工厂实行三班制，每班工作8小时，每天24小时连续正常工作。
精馏塔的设计及选型
精馏塔的设计及选型目录精馏塔的设计及选型 (1)目录 (1)1设计概述 01。
1工艺条件 01。
2设计方案的确定 02塔体设计计算 (1)2。
1有关物性数据 (1)2。
2物料衡算 (3)2.3塔板数的确定 (4)2。
4精馏塔的工艺条件及相关物性数据 (8)2.5塔体工艺尺寸的设计计算 (11)2.6塔板工艺尺寸的设计计算 (14)2.7塔板流体力学验算 (18)2.8负荷性能图 (22)2。
9精馏塔接管尺寸计算 (27)3精馏塔辅助设备的设计和选型 (31)3。
1原料预热器的设计 (32)3.2回流冷凝器的设计和选型 (34)3。
3釜塔再沸器的设计和选型 (38)3。
4泵的选择 (40)3。
5筒体与封头 (41)1设计概述1.1工艺条件（1）生产能力：2836.1kg/d(料液）（2）工作日:250天，每天4小时连续运行（3）原料组成：35。
12%丙酮,64.52％水,杂质0.35％，由于杂质含量较小且不会和丙酮一起蒸馏出去，所以可以忽略。
所以此母液可以视为仅含丙酮和水两种成分，其质量组成为：35。
12％丙酮，水64。
88％（下同)（4)产品组成:馏出液99％丙酮溶液,回收率为90%，由此可知塔釜残液中丙酮含量不得高于5.16%即每天生产99％的丙酮905。
54kg。
（5)进料温度：泡点(6）加热方式：间接蒸汽加热(7）塔顶压力：常压（8）进料热状态：泡点(9)回流比:自选（10)加热蒸气压力：0。
5MPa（表压)(11）单板压降≤0.7kPa1。
2设计方案的确定（1）、精馏方式及流程:在本设计中所涉及的浓度范围内，丙酮和水的挥发度相差比较大,容易分离，且丙酮和水在操作条件下均为非热敏性物质，因此选用常压精馏，并采取连续精馏方式。
母液经过换热器由塔底采出液预热到泡点，在连续进入精馏塔内,塔顶蒸汽经过塔顶冷凝器冷凝后，大部分连续采出,采出部分经冷却器后进入储罐内备用，少部分进行回流；塔底液一部分经过塔釜再沸器气化后回到塔底，一部分连续采出，采出部分可用于给原料液预热.塔顶装有全凝器，塔釜设有再沸器，进料输送采用离心泵，回流液采用高位槽输送.(2）、进料状态：泡点进料.（3）、加热方式：间接蒸汽加热。
乙醇-水精馏塔设计
（十）操作流程
来自储罐的混合液经预热至泡点后，由泵送入精馏塔的进料板上，塔内气液两相不断接触，进行传热和传质，使轻组分不断上升，重组分不断下降。塔顶蒸汽在全凝器中冷凝后，一部分作为产品采出，一部分回流继续和塔内气相接触；塔釜液体一部分采出，一部分由直接蒸汽加热汽化回到塔内和液相接触。塔顶产品经冷却后进入产品储罐。
3.板效率
由物性数据表【4】查得在94.2℃下，水和乙醇的黏度分别为：
可见板效率并不等于初值0.5。因此令 ，迭代计算。重复上述步骤，得：
塔顶压力为
塔釜压力为
塔顶温度为 ℃
塔釜温度 ℃
可见 的计算值和初值差距不大，因此选择 ，得到最终的 ，最终令 。
4.进料温度
进料板位置为 。
确定方式和之前确定塔顶，塔釜温度的思路相同。
式中常数C对不同物系、不同组成的数值均不同。
纯液体的饱和蒸汽压可用Antoine方程计算：
乙醇和水的Antoine常数如下表：
A
B
C
温度范围（K）
乙醇
7.30243
1630.868
-43.569
273~353
6.84806
1358.124
-71.034
370~464
水
7.074056
1657.459
1.在已做好的X-Y相图中找到A（XD,XD）点，即（0.8598，0.8598）。
2.找到精馏段操作线在纵轴上的截距B（0，XD/R+1），即B（0，0.1961）。
3.连接AB，得到精馏段操作线，交q线方程于C点。
4.由于采用直接蒸汽加热，所以找到提馏段操作线在横轴上的截距D（0.00039，0）。
化工原理课程设计——精馏塔
(二)
塔板的类型与选择
塔板是板式塔的主要构件,分为错流式塔板和逆流式塔板两类，工业应用以错 流式塔板为主，常用的错流式塔板主要有下列几种。
1. 泡罩塔板
泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，其主要元件为升气管及泡罩。泡罩安装 在升气管的顶部，分圆形和条形两种，国内应用较多的是圆形泡罩。泡罩尺寸分 为ϕ80 mm、ϕ100 mm、ϕ150mm三种，可根据塔径的大小选择。通常塔径小于 1 OOO mm,选用ϕ80 mm的泡罩；塔径大于 2 000 mm,选用ϕ150 mm的泡罩。 泡罩塔板的主要优点是操作弹性较大，液气比范围大,不易堵塞，适于处理各 种物料，操作稳定可靠。其缺点是结构复杂，造价高； 板上液层厚， 塔板压降大， 生产能力及板效率较低。近年来，泡罩塔板已逐渐被筛板、浮阀塔板所取代。在 设计中除特殊需要（如分离粘度大、易结焦等物系)外一般不宜选用。
σ，m
N m
双组分混合液体的表面张力 σm 可按下式计算
m
式中
x x
A B A A B
B
m
-混合液体的平均表面张力 ，
A
B
-纯组分 A，B 的表面张力
xA,xB-A,B 组分的摩尔分率 4、氯苯的汽化潜热 常压沸点下的汽化潜热为 35.3×103kJ/kmol 纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式计算：
纯组分在任何温度下得密度可由下式计算： 苯 ρA=912-1.187t 氯苯 ρB=1127-1.111t 3、组分的表面张力 σ 温度，℃ 80 苯 氯苯 21.2 26.1 85 20.6 25.7 110 17.3 22.7 115 16.8 22.2 120 16.3 21.6 131 15.3 20.4 式中 t 为温度，℃
DN400酒精精馏塔工艺流程图
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在一常压操作的连续精馏塔内分离水—乙醇混合物。
已知原料的处理量为2000吨、组成为36%（乙醇的质量分率，下同），要求塔顶馏出液的组成为82%，塔底釜液的组成为6%。
设计条件如下：操作压力 5kPa(塔顶表压)；进料热状况自选；回流比自选；单板压降≤0.7kPa；根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。
【设计计算】（一）设计方案的确定本设计任务为分离水—乙醇混合物。
对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。
设计中采用泡点进料，将原料液通过预料器加热至泡点后送入精馏塔内。
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至塔内其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.5倍。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
（二）精馏塔的物料衡算1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率M=46.07kg/kmol乙醇的摩尔质量AM=18.02kg/kmol水的摩尔质量BF x =18.002.1864.007.4636.007.4636.0=+= D x =64.002.1818.007.4682.007.4682.0=+= W x =024.002.1894.007.4606.007.4606.0=+=2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量F M =0.18×46.07+(1-0.18)×18.02=23.07kg/kmolD M =0.64×46.07+(1-0.64)×18.02=35.97kg/kmolW M =0.024×46.07+(1-0.024)×18.02=18.69kg/kmol3.物料衡算以每年工作250天，每天工作12小时计算原料处理量 F =90.281225007.2310002000=⨯⨯⨯kmol/h 总物料衡算 28.90=W D +水物料衡算 28.90×0.18=0.64D+0.024W联立解得 D =7.32kmol/hW =21.58kmol/h （三）塔板数的确定1. 理论板层数T N 的求取水—乙醇属理想物系，可采用图解法求理论板层数。
①由手册查得水—乙醇物系的气液平衡数据，绘出x —y 图，如图。
②求最小回流比及操作回流比。
采用作图法求最小回流比。
在图中对角线上，自点e(0.18 , 0.18)作垂线ef 即为进料线（q 线），该线与平衡线的交点坐标为q y =0.52 q x =0.18故最小回流比为min R =q q qD x y y x --=35.018.0-52.052.0-64.0=3 取操作回流比为R =min R =1.5×0.353=0.53③求精馏塔的气、液相负荷L =RD =17.532.753.0=⨯=kmol/hV =D R )1(+=（0.53+1）20.1132.7=⨯kmol/h'L =F L +=5.17+28.90=34.07 kmol/h'V =V =11.20kmol/h④求操作线方程精馏段操作线方程为y =x V L +D x V D =418.0462.064.020.1132.720.1117.5+=⨯+=x x 提馏段操作线方程为 W x V W x V L '''''y -===⨯-024.020.1158.21x 20.1107.34' 3.042'x -0.046 ⑤图解法求理论板层数采用图解法求理论板层数，如图1所示。
求解结果为总理论板层数 T N =16（包括再沸器）进料板位置 F N =52. 实际板层数的求取精馏段实际板层数 精N =2055.011= 提馏段实际板层数 提N =1009.955.05≈= （四）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算以精馏段为例进行计算。
1. 操作压力计算塔顶操作压力 D P =101.3+5=106.3kPa每层塔板压降 ΔP =0.7kPa进料板压力 F P =106.3+0.7×20=120.3kPa精馏段平均压力 m P =(106.3+120.3)/2=113.3kPa2. 操作温度计算依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中水、乙醇的饱和蒸气压由安托尼方程计算，计算过程略。
计算结果如下：塔顶温度 D t =79.3°C进料板温度 F t =95.4°C精馏段平均温度 m t =4.872)4.953.79(=+°C3. 平均摩尔质量计算塔顶平均摩尔质量计算由D x =1y =0.64，查平衡曲线（见图1），得1x =0.714m VD M =0.64×46.07+(1-0.64)×18.02=35.97kg/kmolm LD M =0.714×46.07+(1-0.714)×18.02=38.05kg/kmol进料板平均摩尔质量计算由图解理论板（见图1），得F y =0.52查平衡曲线（见图1），得F x =0.2m VF M =0.52×46.07+(1-0.52)×18.02=32.61kg/kmolm LF M =0.2×46.07+(1-2)×18.02=23.63kg/kmol精馏段平均摩尔质量m V M =(35.97+32.61)/2=34.29kg/kmolm L M =(38.05+23.63)/2=30.84kg/kmol4. 平均密度计算（1）气相平均密度计算由理想气体状态方程计算，即m m m RT Vm V M P =ρ=30.1)15.2734.87(314.829.343.113=+⨯⨯kg/m 3 （2）液相平均密度计算液相平均密度依下式计算，即i i t a m ρρ//1∑=塔顶液相平均密度的计算由D t =79.3°C ，查手册[3]得 A ρ=741.6kg/m 3 B ρ=971.8kg/m 3=m LD ρ63.774)8.97118.06.74182.01=+kg/m 3 进料板液相平均密度的计算由F t =95.4°C ，查手册得A ρ=731.5kg/m 3B ρ=961.9kg/m 3=m LD ρ5.764)9.96118.05.73182.01=+kg/m 3 进料板液相的质量分率 39.002.188.007.462.007.462.0=⨯+⨯⨯=A α m LF ρ=7.8569.96161.05.73139.01=+kg/m 3精馏段液相平均密度为6.8102/)7.8565.764(m =+=L ρkg/m3 5.液体平均表面张力计算液体平均表面张力依下式计算，即ii L x σσ∑=m 塔顶液相平均表面张力的计算由D t =79.3°C ，查手册得=A σ18.3mN/m =B σ62.5mN/m2.345.6236.03.1864.0m =⨯+⨯=LD σmN/m进料板液相平均表面张力的计算由F t =95.4.0°C ，查手册得=A σ16.53mN/m =B σ59.78mN/m00.5278.5982.0.053.1618.0=⨯+⨯=LFm σmN/m精馏段液相平均表面张力为1.432/)0.522.34(m =+=L σmN/m6. 液体平均粘度计算液体平均粘度依下式计算，即lg m L μ=ii x μlg ∑ 塔顶液相平均粘度的计算由D t =79.3.0°C ，查手册得=A μ0.436s pa ⋅m =B μ0.355s pa ⋅m)355.0lg(36.0)436.0lg(64.0lg m +=LD μ解出405.0m =LD μs pa ⋅m进料板液相平均粘度的计算由F t =95.4°C ，查手册得=A μ0.386s pa ⋅m =B μ0.299s pa ⋅m)299.0lg(8.0)386.0lg(2.0lg +=LFm μ解出=m LF μ0.315s pa ⋅m精馏段液相平均粘度为360.02/)315.0405.0(m =+=L μs pa ⋅m（五）精馏塔的塔体工艺尺寸计算1. 塔径的计算精馏段的气、液相体积流率为=⨯⨯==30.1360029.3420.113600vm vm VM Vs ρ0.082m 3/s =⨯⨯==6.810360084.3017.53600Lm Lm LM Lh ρ0.000055 m 3/s 由 VV L C u ρρρ-=max 式中C 计算中的C 20由《化工原理课程设计》P105图5-1查取，图的横坐标为 =⨯⨯=2121)30.16.810(3600335.0360000032.0)(V L h h V L ρρ0.0239 取板间距30.0=T H m ，板上液层高度06.0=L h m ，则24.006.030.0=-=-L T h H m查图5-1得C 20=0.074 0968.0)202.34(074.0)20(2.02.020===LC C σ 415.230.130.16.8100968.0max =-=u m/s 取安全系数为0.7，则空塔气速为69.1415.27.07.0max =⨯==u u m/s25.069.1082.044=⨯⨯=⨯⨯=ππu Vs D m 按标准塔径圆整后为 D=0.3m塔截面积为=⨯==223.044ππD A T 0.0707 m 2实际空塔气速为16.10707.0082.0==u m/s 2. 精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为7.53.0)120()1(=⨯-=-=T H N Z 精精m提馏段有效高度为7.23.01-101-=⨯==）（）（提提T H N Z m在进料板上方开一人孔，其高度为0.8m故精馏塔的有效高度为=++=8.0提精Z Z Z 5.7+2.7+0.8=9.2m（六）塔板主要工艺尺寸的计算1. 溢流装置计算因塔径D=0.3m ，可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。
各项计算如下：（1）堰长W l取 21.03.07.070.0=⨯==D l W m（2）溢流堰高度W h由 OW L W h h h -=选用平直堰，堰上液层高度依下式计算，即 32)(100084.2Wh OW l L E h = 近似取E=1，则=⨯⨯⨯=32)21.03600000055.0(1100084.2OW h 0.0027m 取板上清夜层高度 60=L h mm故 0573.00027.006.0=-=W h m（3）弓形降液管宽度d W 和截面积f A由 7.03.021.0==D l W 查《化工原理课程设计》P112图5-7，得 0722.0=T fA A 124.0=DW d 故 ==T f A A 0722.0=⨯0707.00722.00.0051m 2=⨯==3.0124.0124.0D W d 0.0372 m依下式验算液体在降液管中停留时间，即=⨯⨯⨯==3600000055.030.00051.036003600h Tf L H A θ27.8s 〉5s 故降液管设计合理。