塔板式精馏塔设计(图文表)

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1、WORD格式可编辑（一）设计方案的确定本设计任务为乙醇-水混合物。设计条件为塔顶常压操作，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。酒精精馏与化工精馏过程不同点就在于它不仅是一个将酒精浓缩的过程，而且还担负着把粗酒精中50多种挥发性杂质除去的任务，所以浓缩酒精和除去杂质的过程在酒精工业中称为精馏。物料中的杂质基本上是在发酵过程中生成的，只是很少数的杂质是在蒸煮和蒸馏过程中生成的。本次设计的精馏塔用板式塔，内部装有塔板、降液管、各种物料的进出口及附属结构（如全凝器等）。此外，在塔板上有时还焊有保温材料的支撑圈，为了方便检修，在塔顶还装有可转动的吊柱。塔板是板式塔的主要构件，本设计所用的塔板为

2、筛板塔板。筛板塔的突出优点是结构简单造价低，合理的设计和适当的操作能使筛板塔满足要求的操作弹性，而且效率高，并且采用筛板可解决堵塞问题，还能适当控制漏液。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送人精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，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。该物系属不易分离物系，最小回流比较小，采用其1.5倍。设计中采用图解法求理论塔板数，在溢流装置选择方面选择单溢流弓形降液管。专业知识整理分享WORD格式可编辑塔釜采用间接蒸汽加热，塔顶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乙醇的摩尔质量M乙

3、醇=46kg/kmol纯水的摩尔质量M水=18kg/kmolxF==0.174xD==0.779xW==0.0022.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量MF=0.174×46＋18×(1-0.174)=22.872kg/kmolMD=0.779×46＋18×(1-0.779)=39.812kg/kmolMW=0.002×46＋18×(1-0.002)=18.056kg/kmol3.物料衡算｛D==167.454kmol/hF=D+WF·xF=D·xD+W·xW解得F=756.464kmol/hW=589.01kmol/h专业知识整理分享WORD格式可编辑（三）塔板数的确定1.回流比的选择

4、由任务书提供的乙醇-水物系的气液平衡数据绘出x-y图；由于设计中选用泡点式进料，q=1，故在图中对角线上自点a（xD,xD）作垂线，与Y轴截距oa=xD/(Rmin+1)=0.415即最小回流比Rmin=xD/oa-1=0.877取比例系数为1.5，故操作回流比R为R=1.5×0.877=1.3162.精馏塔的气液相负荷的计算专业知识整理分享WORD格式可编辑L=RD=1.316×167.454=220.369kmol/hV=L+D=(R+1)D=2.316×167.454=387.823kmol/hL’=L+qF=220.369+756.464=976.833kmol/hV’=V+(q-

5、1)F=V=387.823kmol/h3.操作线方程精馏段操作线方程为y=x+xD=x+×0.779即：y=0.568x+0.336提馏段操作线方程为y=x-xW=x-×0.002即：y=2.519x-0.0034.采用图解法求理论塔板数专业知识整理分享WORD格式可编辑总理论塔板层数NT=13进料板位置NF=第10层5.全塔效率的计算查上图可知，tD=78.43oCtW=99.53oCt平均=tDtW=88.35oC塔顶P乙醇=101.749KPaP水=44.607KPaα顶=2.281塔底P乙醇=222.502KPaP水=99.754KPaα底=2.231α平均=α顶α底=2.256平

6、均温度下μA=0.38mPa·sμB=0.323mPa·sμL=xAμA+(1-xA)μB=0.079×0.38+(1-0.079)×0.323=0.327mPa·s查蒸馏塔全塔效率图，横坐标为α平均μL=0.738可查得ET=52％6.实际板层数求取精馏段实际板层数N精=9/0.52=17.31≈18提馏段实际板层数N提=4/0.52=7.69≈8（四）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算1.操作压力计算专业知识整理分享WORD格式可编辑塔顶操作压力PD=101.3KPa单板压降△P=0.7kPa进料板压力PF=0.7×18+101.3=113.9kPa塔底操作压力PW=101.3+0.

7、7×26=119.5kPa精馏段平均压力Pm=(101.3+113.9)/2=107.6kPa压力Pm=(113.9+119.5)/2=116.7kPa2.操作温度计算计算全塔效率时已知塔顶温度tD=78.43oC进料板温度tF=83.75oC塔底温度tW=99.53oC精馏段平均温度tm=(tD+tF)/2=(78.43+83.75)/2=81.09oC提馏段平均温度tm=(tW+tF)/2=(99.53+83.75)