1、取比率系数为 1.5 ，故操作回流比 R为2.精馏塔的气液相负荷的计算167.454=220.369 kmol/h167.454=387.823 kmol/hL=L+qF=220.369+756.464=976.833 kmol/hV=V+（q-1）F=V=387.823 kmol/h3.操作线方程精馏段操作线方程为R1y= R1 x+ R1 xD= 1 x+1.316 1 即：提馏段操作线方程为RDqFy= （R 1） D（1 q） F x- （Rx1）D（1 q） F=x-4.采用图解法求理论塔板数总理论塔板层数 N T=13进料板地址 NF=第 10 层5.全塔效率的计算查上图可知， t
2、 D=78.43 oC t W=99.53 oCt 平均 = t D t W =88.35 oC塔顶 P 乙醇 =101.749 KPa P 水 =44.607 KPa顶塔底 P 乙醇 =222.502 KPa P 水 =99.754 KPa底平均 = 顶底 平均温度下 A=0.38 mPas B=0.323 mPasL=xAA+（1-x A） =0.079 0.38+（1-0.079） 0.323=0.327 mPa B查蒸馏塔全塔效率图，横坐标为 平均L可查得 ET=526. 本质板层数求取精馏段本质板层数 N精 =9/0.52=17.31 18提馏段本质板层数 N提 8（四）精馏塔的工艺
3、条件及有关物性数据的计算1.操作压力计算塔顶操作压力 PD=101.3 KPa单板压降 P=0.7 kPa进料板压力 PF=0.7 18+101.3=113.9 kPa塔底操作压力 PW=101.3+0.7 26=119.5 kPa精馏段平均压力 Pm=（101.3+113.9）/2=107.6 kPa 压力 Pm=（113.9+119.5）/2=116.7 kPa2.操作温度计算计算全塔效率时已知塔顶温度oC进料板温度 t F=83.75 o C塔底温度精馏段平均温度mDFt =（t +t提馏段平均温度mWF3.平均摩尔质量计算塔顶平均摩尔质量计算由 xD=y1=0.779 查上图可得 x1
4、MVDm=0.779 46+（1-0.779） 18=39.812 g/molMLDm=0.741 46+（1-0.741） 18=38.748 g/mol 进料板平均摩尔质量计算 t f =83.74 o C由 yF查上图可得 xFMVFm=0.518 46+（1-0.518） 18=32.504 g/mol MLFm=0.183 46+（1-0.183） 18=23.124 g/mol精馏平均摩尔质量MVm=（ M VDm+ MVFm）/2=36.158 g/molM =（ M + M ）/2=30.936 g/molLmLDmLFm4. 平均密度计算气相平均密度计算由理想气体状态方程计算
5、，即Vm PMv3= RT =273.15） =1.321 kg/m液相平均密度计算液相平均密度依 1/ Lm= i / i计算塔顶液相平均密度计算乙醇=740 kg/m水=972.742 kg/mC时 = （0.9 / 740 0.1/ 972.742） =758.14 kg/m进料板液相平均密度计算=735 kg/m=969.363 kg/m=（0.364 / 7350.636 / 969.363） =868.554 kg/m塔底液相平均密度计算=720 kg/m=958.724 kg/mLWm= （0.005/ 720 0.995/ 958.724） =957.137 kg/m精馏段液相
6、平均密度计算Lm=（ LFm+LDm）/2=（758.14+868.554）/2=813.347 kg/m提馏段液相平均密度计算 =（ + ）kg/mLmLFmLWm5.液体平均表面张力计算液体平均表面张力依 Lm=xi i 计算塔顶液相平均表面张力计算t =78.43 时 =62.866 mN/m=17.8 mN/mLDm 62.886=84.446 mN/m进料板液相平均表面张力计算t =83.75 时 =61.889 mN/m=17.3 mN/mLFm 61.889=53.729 mN/m塔底液相平均表面张力计算t =99.53 时 =58.947 mN/m=15.9 mN/mLWm 5
7、8.947=58.732 mN/m精馏段液相平均表面张力计算Lm =（84.446+53.729）/2=69.088 mN/m提馏段液相平均表面张力计算Lm =（58.732+53.729）/2=56.231 mN/m6.液体平均粘度计算液体平均粘度依 lg Lm=xi lg i 计算塔顶液相平均粘度计算t =78.43 C 时 =0.455 mPalg LDmLDm =0.436 mPa 进料液相平均粘度计算C时 =0.415 mPalg LFmLFm=0.353 mPa塔底液相平均粘度计算t W=99.53 oC时 乙醇s 水=0.335 mPalg LWmLWm=0.285 mPa精馏段
8、液相平均粘度计算Lm=（0.436+0.353）/2=0.395 mPa提馏段液相平均粘度计算Lm=（0.285+0.353）/2=0.319 mPa（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VS= VM =2.949 m3/s3600LS= LM =0.0023 m3/s查史密斯关系图，横坐标为Lh （ l ）1 2 =Vh v1/2（ 1.321 ）取板间距 HT=0.45m ，板上液层高度 hL=0.06m ，则 HT-h L=0.39m 查图可得 C20由 C=C（ L）=0.08（69.088/20）20=2.554 m/su =C （ - ）/Vmax取安
9、全系数为 0.7 ，则空塔气速为u=0.7u max=1.788 m/s=1.39 mD= 4V / u=按标准塔径元整后 D=1.4 mT2塔截面积 A =（ /4） 本质空塔气速为 2.精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为 Z 精 =（N精 -1 ）HT=7.65 m提馏段有效高度为 Z 提 =（N提 -1 ）HT=3.15 m 在进料板上方开一人孔，其高度为 1m 故精馏塔的有效高度为Z=Z 精 +Z提 +1=7.65+3.15+1=11.8 m（六）塔板主要工艺尺寸的计算1.溢流装置计算因塔径 D=1.4 m，可采用单溢流弓形降液管堰长 l W=0.7 1.4=0.98 m2.溢流强度
10、 i 的校核i=L h/l W=0.0023 3600/0.98=8.449 100130m/h m故堰长吻合标准3. 溢流堰高度 h平直堰堰上液层高度h =E（L /l2/3ow1000h由于 L 不大，经过液流缩短系数计算图可知E 近似可取 E=1how= 1（ Lh/l W）2/3 =0.0119 mhW=hL-h ow=0.06-0.0119=0.0481 m4.降液管尺寸计算查弓形降液管参数图，横坐标 l W可查得 Af /A T=0.093 W d故 AfT=0.143 Wdd=0.211 留管时间 =3600ATHT/L H=27.64 s 5 s 吻合设计要求5.降液管底隙高度
11、 hohO=Lh/3600l Wu00.08=0.03 mhW-h O=0.0481-0.03=0.0181 m 0.006 m6.塔板部署塔板的分块 D=1400 mm800 mm，故塔板采用分块式。分为 4块。边缘区宽度确定 Ws = Ws =0.065 m,Wc =0.035 m开孔区面积计算x=D/2-（Wd+Ws）=1.4/2-（0.211+0.065）=0.414 m r=D/2-Wca（r-1故 A =2（x-x ）+ r /180sin筛孔计算及其排列本例所办理的物系无腐化性。可采用 =3mm碳钢板，取筛孔直径 d=5mm。孔中心距 t=3d=3 5=15 mm筛孔数2=536
12、9 个开孔率 =0.907（d 2/t 2）=10.1 气体经过阀孔的气速为V u0= A = =30.541 m/s（七）筛板的流体力学验算1.塔板压降干板阻力 hc 计算由hc=0.051 （ U ）2（ vC l气体经过液层阻力 hlua=Vs/（A T-Af ）=2.944/（1.539-0.143）=2.112 m/sFo=2.112 =2.428 查充气系数关系图得 =0.55 hl = hL= （h W+hOW）=0.55（0.0119+0.0481）=0.033 m 液柱液体表面张力所产生的阻力h 计算=4 / gd=4 56.231/（813.347 9.81 hp=hp+h
13、l +h =0.124+0.033+0.00524=0.162 m 液柱每层塔板压降Pp=hpL813.347 9.81=0.65 KPa2.液沫夹带fh =2.5h =2.5 0.06=0.15 mv故 e = 56231 （2.112/（0.45-0.06）本设计中液沫夹带在赞同范围内3. 漏液筛板塔中，漏液点气速0,minL=7.714 m/s-h） / ）本质孔速 u 0=30.541 m/s u0,min牢固系数 K= u0/u 0,min故本设计中无明显漏液4.液泛 （HT+hw （0.45+0.0481）=0.249 m 液柱Hd=hp+hL+hd=0.162+0.06+0.00
14、1=0.223 m 液柱Hd（HT+hw）故在本设计中不会发生液泛现象（八）塔板负荷性能图1.漏液线Vs,min =0.367（4.071+54.119L s 2/3 ） 操作范围内任取值，列表以下值，算出 VLs2.液沫夹带线s2/3V =2.895-14.828 L3.液相负荷下限线=1000 E（3600L /ls,min1000/2.84）3/2m/s4.液相负荷上限线以 =4s 作为液体在降液管中停留时间的下限=Af HT/L s =4Ls,max = Af HT/4=0.143 3/s5.液泛线s L 值，算出 V6.负荷性能图依据各线方程绘图如上 , 上限为液沫夹带控制，下限为漏
15、液控制。读图可得：Vs,max =2.673 m3/s Vs,min =0.789 m3/s故操作弹性为Vs,max /Vs,min（九）精馏塔接收尺寸计算1.塔顶蒸汽出口管选 uo=20 m/s V D=387.823 kmol/hM =39.812 g/mol =PM /RT =1.38 kg/mVDmD VDmq =VM =15440 kg/h q=q / =3.11 m/smVDmvm=445 mmD=（4q /u ）2.进料管uF=1.6 m/s在 35乙醇水溶液在 45下密度 =927kg/m3 MFm=460.174+18（1.0.174）=21.072 g/molF=756.4
16、64 kmol/hq=FM =4.428 kg/smFFmvF-3D=（4q=62 mm10m /s/ u ）3.回流管u=1.6 m/sM=39.812 g/molL=220.369 kmol/hq =ML=2.44 kg/s=758.14 kg/m 3mm/ u）=51 mm4.塔釜出料管uw=1.6 m/sMLWm=18.056 g/mol W=589.01 kmol/h=957.37 kg/m 3 q m=MLWmW=2.95 kg/sqv=qm/ =3.08 10-3 m3/s D=（4q v / uw） =50 mm（十）计算结果一览表序号项目数值平均温度，平均压力， kPa气相流
17、量， m3 /s4液相流量， m3 /s5本质塔板数266有效段高度， m7塔径， m8板间距， m9溢流形式单溢流降液管形式弓形11堰长， m12堰高， m13板上液层高度， m14堰上液层高度， m15降液管底隙高度， m16平定区宽度， m17边缘区宽度， m18开孔区面积，19筛孔直径， m筛孔数目536921孔中心距， m22开孔率，23空塔气速， m/s24筛孔气速， m/s25牢固系数每层塔板压降， Pa65027负荷上限液沫夹带控制28负荷下限漏液控制29液沫夹带30气相负荷上限 ,m3 /s31气相负荷下限 ,m3 /s32操作弹性（十一）塔主体设备图（十二）谈论与谈论整个设计过程，准备阶段确定设计方案。第一进行精馏塔物料衡算，进而确定塔板数。此后对精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算，进一步对精馏塔塔体工艺尺寸进行计算。接着对筛板的流体力学验算接着做塔板复合性能图，接着对精馏塔接收尺寸计算， 最后画主体
