化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计

1、山东理工大学化工原理课程设计乙醇水化工原理课程设计题目：乙醇水精馏筛板塔设计设计时间：2010、12、20-2011、1、6山东理工大学化工原理课程设计乙醇水化工原理课程设计任务书（化工1）一、设计题目板式精馏塔的设计二、设计任务：乙醇-水二元混合液连续操作常压筛板精馏塔的设计三、工艺条件生产负荷（按每年7200小时计算）：6、7、8、9、10、11、12万吨/年进料热状况：自选回流比：自选加热蒸汽：低压蒸汽单板压降：W0.7Kpa工艺参数组成浓度（乙醇mol%）塔顶78加料板28塔底0.04四、设计内容.确定精馏装置流程，绘出流程示意图。.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

2、算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率， 实际塔板数等。.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。.流体力学计算流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。.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，选型及流体力学计算。料液泵设计计算：流程计算及选型。管径计算。五、设计结果总汇六、主要符号说明七、参考文献八、图纸要求1、工艺流程图一张（A2图纸）2、主要设备工艺条件图（A2图纸）目录刖言4山东理工大学化工原理课程设计乙醇水 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1概述5 HYPER

3、LINK l bookmark12 o Current Document 设计目的5 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 塔设备简介6 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 2设计说明书7 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 流程简介7 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 工艺参数选择8 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 3工艺计算9 HYPERLINK l

4、 bookmark30 o Current Document 物料衡算9理论塔板数的计算10查找各体系的汽液相平衡数据10如表3-110q线方程9平衡线11回流比12操作线方程12理论板数的计算12 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 实际塔板数的计算13全塔效率ET13实际板数NE14 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 4塔的结构计算15 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 混合组分的平均物性参数的计算15平均分子量的计算15平均密度的计算16 H

5、YPERLINK l bookmark72 o Current Document 塔高的计算17 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 塔径的计算17初步计算塔径17塔径的圆整18 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 塔板结构参数的确定19溢流装置的设计19塔盘布置（如图4-4）20筛孔数及排列并计算开孔率21筛口气速和筛孔数的计算21 HYPERLINK l bookmark102 o Current Document 5精馏塔的流体力学性能验算22 HYPERLINK l bookmark104

6、o Current Document 分别核算精馏段、提留段是否能通过流体力学验算22液沫夹带校核22塔板阻力校核23溢流液泛条件的校核25液体在降液管内停留时间的校核26漏液限校核26 HYPERLINK l bookmark120 o Current Document 分别作精馏段、提留段负荷性能图26 HYPERLINK l bookmark136 o Current Document 塔结构数据汇总29 HYPERLINK l bookmark130 o Current Document 6 塔的总体结构30 HYPERLINK l bookmark144 o Current Docu

7、ment 7辅助设备的选择31 HYPERLINK l bookmark146 o Current Document 塔顶冷凝器的选择31 HYPERLINK l bookmark150 o Current Document 塔底再沸器的选择32 HYPERLINK l bookmark154 o Current Document 管道设计与选择33山东理工大学化工原理课程设计乙醇水泵的选型34辅助设备总汇34前百化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组分组成的混合物，其中大部分 是均相混合物。生产中为满足要求需将混合物分离成较纯的物质。精馏是分离液体混合 物（含可液化的气体混合物）最常

8、用的一种单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业 中得到广泛应用。精馏过程在能量剂的驱动下（有时加质量剂），使气、液两相多次直山东理工大学化工原理课程设计乙醇水 接接触和分离，利用液相混合物中各组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转 移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。该过程是同时进 行传质、传热的过程。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，

9、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。1概述设计目的蒸馏是分离均相混合物的单元操作，精馏是最常用的蒸馏方式，是组成化工生产过 程的主要单元操作。精馏是典型的化工操作设备之一。进行此次课程设

10、计的目的是为了 培养综合运用所学知识，来解决实际化工问题的能力，做到能独立进行化工初步设计；掌 握化工设计的基本程序和方法；学会查阅技术资料、选用公式和数据；用简洁文字和图 表表达设计结果；用CAD制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练，为山东理工大学化工原理课程设计乙醇水 以后从事设计工作打下坚实的基础。塔设备简介塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一，他可以使气（或汽）或液 液两相紧密接触，达到相际传质及传热的目的。在化工厂、石油化工厂、炼油厂等中， 塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和 环境保护等各方面都有重大影响。塔设备中

11、常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却 和回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿和减湿等。最常见的塔设备为板式塔和填料塔两大类。作为主要用于传质过程的塔设备，首先 必须使气（汽）液两相能充分接触，以获得高的传质效率。此外，为满足工业生产的需 要，塔设备还必须满足以下要求：1、生产能力大；2、操作稳定，弹性大；3、流体流 动阻力小；4、结构简单、材料耗用量少，制造和安装容易；5、耐腐蚀和不易阻塞，操 作方便，调节和检修容易。在本设计中我使用筛板塔，筛板塔的突出优点是结构简单造价低。合理的设计和适 当的操作筛板塔能满足要求的操作弹性，而且效率高采用筛

12、板可解决堵塞问题适当控制 漏液。筛板塔是最早应用于工业生产的设备之一，五十年代之后通过大量的工业实践逐步 改进了设计方法和结构，近年来与浮阀塔一起成为化工生中主要的传质设备。为减少对 传质的不利影响，可将塔板的液体进入区制成突起的斜台状这样可以降低进口处的速度 使塔板上气流分布均匀。筛板塔多用不锈钢板或合金制成，使用碳钢的比率较少。它的主要优点是：结构简单，易于加工，造价为泡罩塔的60左右，为浮阀塔的80% 左右；在相同条件下，生产能力比泡罩塔大20%40%；塔板效率较高，比泡罩塔高15% 左右，但稍低于浮阀塔；气体压力降较小，每板降比泡罩塔约低30%左右。缺点是：小 孔筛板易堵塞，不适宜处理

13、脏的、粘性大的和带固体粒子的料液；操作弹性较小（约2 3）。山东理工大学化工原理课程设计乙醇水2设计说明书2.1流程简介山东理工大学化工原理课程设计乙醇水图1-1精馏过程流程图2.2工艺参数选择(1)处理能力：5000T/y，年开工7200小时(2)进料浓度：Xf=0.15(mol%)(3)进料温度：tf=18 (4)塔顶冷凝水采用12深井水，塔釜间接蒸汽加热山东理工大学化工原理课程设计乙醇水(5)压力：常压操作单板压降W0.7 kPaLJ* W(6)要求：xd=86 mol %xw= 1mol %LJ* W3工艺计算物料衡算进料浓度为Xf=0.15(mol%)，山东理工大学化工原理课程设计乙

14、醇水贝U MF=46*0.15+18*0.85=22.2Kg/KmolF=5000T/y=5000000/(MF*7200)=31.28Kmol/h由 F=D+WFXf=DXd+WXw得：D=5.152 Kmol/hW=26.128 Kmol/h理论塔板数的计算查找各体系的汽液相平衡数据如表3-1表3-1乙醇-水汽液平衡组成温度液相组成气相组成温度液相组成气相组成温度液相组成气相组成X /%y /%X /%y /%X /%y /%1000082.723.3754.4579.357.3268.4195.51.9017.0082.326.0855.8078.7467.6373.8589.07.21

15、38.9181.532.7359.2678.4174.7278.1586.79.6643.7580.039.6561.2278.1589.4389.4385.312.3847.0479.850.9765.6484.116.6150.8979.751.9865.993.2.2 q线方程18c进料：查物性数据：易挥发组分比热= 2.453 kJ/kgK难挥发组分比热c2= 4.184 kJ/kgK易挥发组分汽化潜热口= 902 kJ/kgK难挥发组分汽化潜热r2= 2458 kJ/kgK进料温度J= 18，进料组成对应的泡点温度t2=生则平均r =zf r1*M轻组分+(1- zf) r2*M重组

16、分10山东理工大学化工原理课程设计乙醇水=0.15*902*46+0.85*2458*18=43831.2 KJ/Kmol平均Cp= Zf cJM轻组分+(1- z)c2*M重组分=0.15*2.453*46+85*4.184*18=80.941KJ/KmolK得 q= (cp*N+r) /r=80.941*(83-18)+43831.2/43831.2=1.119则 q 线方程：y = x xF- =9.396x-1.259 q -1 q -13.2.3平衡线11山东理工大学化工原理课程设计乙醇水图3-2乙醇一水的气液平衡局部放大图回流比由 0,259=xD/(Rmin+l)得最小回流比Rm

17、in=2.32又 R= (1.1-1.8) R . min取回流比R=4操作线方程精馏段操作线方程为：y = x + x n+1 R + 1 n R + 1 D=0.8xn+0.2xD提馏段操作线方程为：y = L + qF x，- -x m+1L + qF m L + qF -=1.887xm-0.00887理论板数的计算用作图法(如图 3-1)，总塔板数=20+ (0.0241-0.01) /(0.0241-0.0036)=20.69 块12山东理工大学化工原理课程设计乙醇水 第19块板与q线相交，为进料板。精馏段理论板数=上，第 19 块为进料板提馏段二2.69总理论板数NT= 20.6

18、93.3实际塔板数的计算全塔效率ET塔顶xD=0.86查表得平衡温度t=78.21塔底xW=0.01查表得平衡温度t=97.63平均粘度的计算：塔顶塔底平均温度t=87.92，查得乙醇粘度3=0.39mPa/s,图3-2 O5connel关联图水的粘度 匕=0.3242mPa/s；贝U Rav=匕xj 也(1-xF) =0.39*0.15+0.3242*0.85=0.334查得平均温度下的平衡组分：x=0.0937, y=0.0433,又：y=ax/1+(a-1)x得：a=7.388由叩av=2.47,查O,connel关联图(图3-2)13山东理工大学化工原理课程设计乙醇水得全塔效率Et=3

19、8%实际板数NeNe=Nt/Et=20.69/38%=54.4 块表3-1塔内气液流率汇总气相流率（kmol/h）液相流率（kmol/h）精馏段25.7620.608提馏段29.4855.614山东理工大学化工原理课程设计乙醇水4塔的结构计算板式塔主要尺寸的设计计算，包括塔高、塔径的设计计算，板上液流形式的选择、 溢流装置的设计，塔板布置、气体通道的设计等工艺计算。板式塔为逐级接触式的气液传质设备，沿塔方向，每层板的组成、温度、压力都不 同。设计时，分别计算精馏段、提馏段平均条件下的参数作为设计依据，以此确定塔的 尺寸，然后再作适当调整，但应尽量保持塔径相同，以便于加工制造。混合组分的平均物性

20、参数的计算平均分子量的计算（1）塔顶的平均分子量（x1为与y1=XD平衡的液相组成）Mvdm= Xd*M轻组分+（IXd）XM重组分=0.86 x 46 + 0.14 x 18 = 42.08Kg / KmolMldm=X1XM轻组分+ (LXJXM重组分=0.8523 x 46 + 0.1477 x18 = 41.864Kg / Kmol（2）进料板的平均分子量 进料板对应的组成Xn和ynMvfmRXM轻组分+ (1yn)XM重组分=0.4587 x 46 + 0.5413 x18 = 30.844Kg / KmolMlfm=XnXM轻组分+ (1Xn)XM重组分=0.1132 x 46 +

21、 0.8868 x18 = 21.170Kg / Kmol(3)塔底的平均分子量(yw为与xw平衡的气相组成)Mvwm= ywXM轻组分+ (1yw)xM重组分=0.0975 x 46 + 0.0025 x18 = 20.73Kg / KmolMlwm=XwXM轻组分+ (1Xw)XM重组分=0.01 x 46 + 0.99 x18 = 18.28Kg / Kmol(4)精馏段、提馏段的平均分子量精馏段平均分子量Mlm =( Mldm + Mlfm)/2 = 3L517Kg / Kmol15山东理工大学化工原理课程设计乙醇水 Mvm =( Mvdm + Mvfm)/2 = 36.462Kg /

22、 Kmol 提馏段平均分子量Mlm =( Mlwm + Mlfm)/2 = 19.725Kg / Kmol Mvm =( Mvwm + Mvfm)/2 = 25.787Kg / Kmol平均密度的计算(1)液相平均密度查物性数据：易挥发组分密度P1= 790 Kg/m3难挥发组分密度p2= 998.595 Kg/ m3 塔顶易挥发组分质量百分比丐=94.11% 进料易挥发组分质量百分比a2=24.598% 塔底易挥发组分质量百分比a3 = 2.516% 塔顶液相密度：pLD= 1/a1/p1+(1-a1) /p2= 800.008Kg/ m3 进料液相密度：pLF= 1/a2/p1+(1-a2

23、) /p2= 937.69Kg/ m3 塔底液相密度：pLW= 1/a3/p1+(1-a3) /p2= 922.005Kg/ m3 精馏段的平均液相密度：pLM=(pLD+pLF)/2=868.849Kg/ m3 提馏段的平均液相密度：pLM=(pLF+pLW)/2=964.85Kg/ m3 (2)汽相平均密度根据塔顶组成查平衡数据计算塔顶温度Td=78.21根据进料板组成查平衡数据计算进料板温度Tf=85.85 F根据塔底组成查平衡数据计算塔底温度Tw=97.63 精馏段：TM= (Tf+Td)/2=82.03pvM=PMv/RTM=1.456Kg/ m3提馏段：TM=(Tf+Tw)/2=9

24、1.74 pvM=PMv/RT,M=1.16K4g/ m3表4-1塔内气液流率汇总气相流率(m3/h)液相流率(m3/h)精馏段750.6240.747516山东理工大学化工原理课程设计乙醇水提馏段882.491.1055塔高的计算板式塔的有效高度是指安装塔板部分的高度，按下式计算：Z = (N -1)H E tT式中Z塔的有效高度，m；et-全塔总板效率；nt 塔内所需的理论板层数；Ht塔板间距，m。ht的初选选取时应考虑塔高、塔径、物系性质、分离效率、操作弹性及塔的安装检修等因素。表4-2塔板间距与塔径的关系塔径/D，m0.30.50.50.80.81.61.62.42.44.0板间距/H

25、t，mm200300250350300450350600400600化工生产中常用板间距为：200，250，300，350，400，450，500，600，700，800mm。 在决定板间距时还应考虑安装、检修的需要。此设计中我取HT=300mm4.3塔径的计算计算塔径的方法有两类：一类是根据适宜的空塔气速，求出塔截面积，即可求出塔 径。另一类计算方法则是先确定适宜的孔流气速，算出一个孔(阀孔或筛孔)允许通过 的气量，定出每块塔板所需孔数，再根据孔的排列及塔板各区域的相互比例，最后算出 塔的横截面积和塔径。本次数据采用第一种方法。初步计算塔径精馏段：图中匕L分别为塔内气、液两相体积流量，m3/

26、s;Py，PL 分别为塔内17气、液相的密度，kg/m3山东理工大学化工原理课程设计乙醇水图4-1史密斯关联图(女 尸(1/2)= 0.02624由：V Pv，查图 4-1 得，C20=0.06又有精馏段平均温度TM=82.03,查得乙醇和水的表面张力分别为：%=0.0168N/m，o2=0.06257N/m，从而算出混合液体的表面张力o=0.04N/m。-C = C ()0.2=0.0691 u = C :Pl Pv =1.8266m/s，又u = (0.6 0.8)u20 0.02max P pmax VV取 u=1.2m/s，贝U D/ = _,=0.470m0.785u提馏段：与精馏段

27、同样的方法算得塔的直径为0.4165m4.3.2塔径的圆整综合精馏段与提留段，圆整后的塔径取500mm18山东理工大学化工原理课程设计乙醇水4.4塔板结构参数的确定溢流装置的设计溢流装置包括降液管、溢流堰、授液盘等几个部分，是液体的通道，其结构和尺寸对塔 的性能有着重要影响。A降液管截面积AfB溢流堰包括堰高hw、堰长lw及howC受液盘和底隙h0Q图4-2溢流装置图图4-2溢流装置19山东理工大学化工原理课程设计乙醇水塔盘布置（如图4-4）A受液区或降液区Af=0.01396m2B入口安定区和出口安定区Ws = 50 mmC边缘区Wc=30 mmD有效传质区：塔板上布置有筛孔的区域，称有效传

28、质区，面积为A a结合我的设计任务，由于流量较小，我选用U型塔板，如图4-4：图4-4 U形流型参数选择，取：hb=30mm,hw=50mm,lw=200mm.在 CAD 软件中求得：AT=0.19625m2,AF=0.01396m2, Aa=0.1185m2则 AF/AT=0.07，在(0.06,0.12)的范围内。h = 2.84 x10-3EI qvhA2/3I lW )=6.84mm6mm,符合要求。20山东理工大学化工原理课程设计乙醇水筛孔数及排列并计算开孔率取孔径d0=6mm,开孔率取0.1,带入上述公式，得出孔距t=18mm, t/d0=3,在（2.5,5）范围内，符合基本要求。

29、筛口气速和筛孔数的计算A n A n =o 兀幺 一 d 2 4 o3Aa0.785d 20精馏段和提馏段的筛口气速和筛孔数分别用上述公式计算，得出：精馏段 u0=17.6m/s, n=419.2 个提馏段 u0=20.7m/s, n=419.2 个所以筛孔数取420个。21山东理工大学化工原理课程设计乙醇水5精馏塔的流体力学性能验算分别核算精馏段、提留段是否能通过流体力学验算液沫夹带校核v qmLv qmL1 -v qmV1 -v qvvR，查图 5-1，22O.tL山东理工大学化工原理课程设计乙醇水1.00.50,001O.tL山东理工大学化工原理课程设计乙醇水1.00.50,001图5-

30、1液沫夹带关联图L (&尸(1/2)= 0.02624由V Pv，得力=0.11将数据带入上述公式，得出精馏段ev=0.0734kg液/kgS0.1kg液/kg同样的方法，可得出精馏段ev=0.0909kg 液/kgRlkg液/kg则液沫夹带校核通过。5.2.2塔板阻力校核h = h + h + h精馏段的踏板阻力校核:干板阻力由 d0=6mm,查图 5-223山东理工大学化工原理课程设计乙醇水。一孔流系数djs图5-2塔板孔流系数得，孔流系数Co=0.65-Ap1 p (u )2h =fo = I o-带入公式0 PLg2g Pl ICo J，得h0=0,0473加液柱液层阻力Aa=(1-2

31、Ad/AT)=0.16833m2Fa=Vs/Aa(4)2=1.495 根据Fa，查图5-324山东理工大学化工原理课程设计乙醇水图5-3充气系数图得，B =0.59,贝U hL= B (hW+hOW)=0.59*(0.05+0.00684)=0.03354 加液柱液体表面张力所造成阻力非常之小，此项可以忽略不计。故气体流经一层浮阀塔塔板的压力降的液柱高度为：h =0.0473+0.03354=0.08084 m 液柱=0.08084*868.849*9.8=0.688Kp(0.7KP，符合设计要求)a题馏段的踏板阻力校核方法同上，最后得出h =0.0645Kp(0.7KP ,符合设计要求综上所

32、述，塔板阻力校核通过。5.2.3溢流液泛条件的校核一 P 7H = h + h +A + i + hd W OWp g dL精馏段：液面落差A一般较小，可不计。液体通过降液管阻力hd,包括底隙阻力hd1和进口堰阻力hd2。hd=hd1+hd2=0.0153(LS/lWhb)2+0=0.000183m25山东理工大学化工原理课程设计乙醇水Hd=hw+how+A+(P1-P2)/ P Lg+hd=0.139m对于一般物系，。值可取0.5,对于不易起泡物系，。值约为0.60.7,对于易起泡 物系，。可取值0.30.4。乙醇-水属于不易起泡物系，。取0.5。贝U Hd/g0.278mHT+hW题馏段方

33、法同上得，Hd/g0.263m5s题馏段 t=AdHT/Ls=0.01396*0.3/0.00030700=13.6s5s则液体在降液管内停留时间的校核通过。漏液限校核精馏段h = 0.0056 + 0.13(h + h )- h0W OW G=0.0073m/ C .2 g .Pl - h00 P 0V=6.006m/sk=u0/u0=17.6/6=2.932提馏段用同样的方法得，k=u0/u0=20.7/7.0775=2.922综上所述，漏液限校核通过。5.2分别作精馆段、提留段负荷性能图(1)负荷性能图的其它几条曲线的依据分别是：26山东理工大学化工原理课程设计乙醇水雾沫夹带线VP】/

34、+1.36L Z泛点率X 100%川 PP泛点率X 100%KC A据此可作出负荷性能图中的物沫夹带线。按泛点率80%计算。精馏段0.8 =V，上0.8 =V，上456 q*868.849-1.456+ 1.36LS x 0.441x 0.126 x 0.11846整理得：0.1194=0.4097Vs+5.984LS提馏段0.8 =V :1.16440.8 =V :1.1644SY 964.85-1.1644+ 1.36LS x 0.441x 0.126 x 0.11846整理得：0.1194=0.3476Vs+5.984LS根据平液泛线、(根据平液泛线、(H + h )= h +h +h

35、= h +h +h +h +hT p L d c l G确定液泛线，由于hG很小，故忽略式中的hG3.41x10 -3.41x10 -8+ 4.26 x10-3r l +1.18 X10 -811 h JW W by= H + (Q-1.5) hTW精馏段：代入数据得：2.4996*10-7Vh2+57.893Lh2/3+0.03278Lh2=0.1提馏段：代入数据得：1.8000*10-7Vh2+57.893Lh2/3+0.03278Lh2=0.1 液相负荷上限线 全塔LS,max在降液管中停留时间5s时求出。V : 720H,d = 720X 0.3X 0.01396 : 3.0227山东

36、理工大学化工原理课程设计乙醇水漏液线h = 0.0056 + 0.13(h + h )- h = 0.0056 + 0.13 *(0.05 + 0.006) = 0.01288 0W OW G液相负荷下限线 以堰上液层高度how=0.006m计。3叫二 3.07 * .02 二 .061分别作出精馏段和提馏段的踏板负荷性能图，如图5-4，图5-5精馆图5-5提馏段踏板负荷性能图由塔板负荷性能图可以看出：.在任务规定的气液负荷下的操作点p (设计点)处在适宜的操作区内的适中位置。.塔板的气相负荷上限完全由液沫夹带控制，操作下限由漏液控制。.按固定的液气比，由图查出塔板的气相负荷上限VSMAX=0

37、.31(0.4)m3/s气相负荷下限 VSMIN=0.125(0.15)m3/s28山东理工大学化工原理课程设计乙醇水所以，精馏段操作弹性=0.31/0.125=2.48。提留段操作弹性=0.4/0.15=2.67。53塔结构数据汇总表5-1塔结构数据汇总项目符号单位计算数备注精馏段提馏段塔径Dm0.50.5板间距HTm0.30.3塔板类型U形流型降液管空塔气速um/s1.061.25堰长lwm0.20.2堰高hwm0.0500.050板上液层高度hLm0.070.07降液管底隙高hbm0.0300.030堰上方液头高度hOWm0.006840.00684阀空气速uom/s17.620.7降液

38、管面积Afmm20.013960.01396塔盘面积ATmm20.196250.19625孔心距tm0.0180.018孔径d0m0.0060.006孔为正三角形式排 列单板压降PpPa688645降液管内清液曾高度Hdm0.1390.13129山东理工大学化工原理课程设计乙醇水6塔的总体结构6,1塔体总高度山东理工大学化工原理课程设计乙醇水6塔的总体结构板式塔的塔体总高度(不包括裙座)由下式决定:H = H + (N 2 S) x H + S x H + H + HD pTT F BHd塔顶空间，0.5m ；HB塔底空间，0.5m ；HT-塔板间距，0.3m；HT,开有手孔的塔板间距，0.4

39、m；HF进料段高度，0.6m；Np实际塔板数,54；S人孔数目，6个。总体高度为 H=0.5+(54-2-6)*0.3+6*0.4+0.6+0.8=18.1m6.2塔板结构塔板类型按结构特点可分为整块式或分块式两种。一般，塔径上式中:30上式中:山东理工大学化工原理课程设计乙醇水从300900mm时采用整块式塔板；当塔径在800mm以上时，人已能在塔内进行拆装操作，无须将塔板整块装入。本设计中塔径为500mm，所以采用整块式塔板。7辅助设备的选择表7-1换热器结果列表换热器名 称介质温度，进出塔顶冷凝器壳程乙醇-水混合气体78.21 78.21 管程循环冷凝水1240塔底再沸 器管程乙醇-水溶

40、液83 87 壳程蒸汽168 168 7.1塔顶冷凝器的选择查第四章传热表4-8：取总传热系数K= 800 W/m2塔顶温度TD=78.21。,查得：易挥发组分汽化潜热rj=600kJ/kg；难挥发组分汽化潜热r2=2312.2kJ/kgrD=r1Xy1+r2X(1-y1)=600*0.86+2312.2*0.14=839.7kJ/kgQ=(R+1)DrD得：Q=(4+1)* (5.152*42.08/3600) *839.7=252.84kJ/s31山东理工大学化工原理课程设计乙醇水A11 -A12 _ (78.21 12) (78.21 40)ln包At 2ln(78-21 -12) (78.21 - 40)=50.93。传热面积：A= Q =252.84*1000/(800*50.93)=6.2m2K xA tm选型：则该换热器的公称面积为7m2,型号G273I257。其参数如表7-2：7.2塔底再沸器的选择查第四章传热表4-8：取总传热系数K,= 3000 W/m2塔底温度TW=97.63 。，查得：易挥发组分比热c1 = 3JkJ/kgK难挥发组分比热c2=4.25 kJ/kgK易挥发组分汽化潜热r1=680kJ/kg难挥发组分汽化潜热r1=2264.5kJ/kg n平均Cp c