并装有溢流管或没有溢流管。操作时，液体由塔顶进入，经溢流管（一部分经筛孔）逐板下降，并在板上积存液层。气体（或蒸汽）由塔底进入，经筛孔上升穿过液层，鼓泡而出，因而两相可以充分接触，并相互作用。泡沫式接触气液传质过程的一种形式，性能优于泡罩塔。为克服筛板安装水平要求过高的困难，发展了环流筛板；克服筛板在低负荷下出现漏液现象，设计了板下带盘的筛板；减轻筛板上雾沫夹带缩短板间距，制造出板上带挡的的筛板和突孔式筛板和用斜的增泡台代替进口堰，塔板上开设气体导向缝的林德筛板。筛板塔普遍用作H2S?H2O双温交换过程的冷、热塔。应用于蒸馏、吸收和除尘等。筛板塔优点：结构简单、造价低；气流压降小、板上液面落差小；板效率高。缺点：操作弹性小、筛孔小易堵塞。泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，它主要由升气管及泡罩构成。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f80mm、f100mm、f150mm三种尺寸，可根据塔径的大小选择。泡罩的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。操作时，液体横向流过塔板，靠溢流堰保持板上有一定厚度的液层，齿缝浸没于液层之中形成液封。升气管的顶部应高于泡罩齿缝的上沿，以防止液体从中漏下。上升气体通过齿缝进入液层时，被分散成许多细小的气泡或流股，在板上形成鼓泡层，为气液两相的传热和传质提供大量的界面。泡罩塔板的优点是操作弹性大，塔板不易堵塞；缺点是结构复杂、造价高、板上液层厚，塔板压降大，生产能力及塔效率低。泡罩塔板已经逐渐被筛板、浮阀塔板所取代，在新建塔设备中已经很少使用。
根据生产任务，若按年工作日300天，每天开动设备24小时计算，产品流量为6667kg/h，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，选用浮阀塔。
板式塔的比较：评价板式塔的性能主要是指处理能力、操作弹性、板效率、板压降、板间距和费用等。
各种塔板由于气液接触情况不同，板效率各有高低，板效率高的塔板说明它的结构比较合理。另外，板效率的高低还要与操作弹性结合起来，弹性大而板效率又
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高，则说明改塔能在较宽的操作范围内保持高效率。若板效率很高而弹性很小，则此中塔板只在很狭窄的范围内能良好操作，气液略有波动或生产能体需提高时，其板效率立即就会下降。
目前对各种板式塔的对比资料不尽一致，下表仅供参考。总效率的估算请参阅相关文献。
表 2板式塔的比较
塔型 总板效率/％ 处理能力 操作弹性 1 5 泡罩 60～80 1.4 3 筛板 70～90 1.5 9 浮阀 70～90 3 ～1.5 舌型 70～90 Δp 1 0.5 0.6 0.8 板间距/mm 400～800 200～400 300～600 300～600 成本 1 2/3 2/3 2/3 2. 操作条件的确定 2.1 操作压力
由于乙醇~水体系对温度的依赖性不强，常压下为液态，为降低塔的操作费用，操作压力选为常压
其中塔顶压力为1.01325?105Pa 塔底压力[1.01325?105?N(265~530)]Pa 2.2 进料状态
虽然进料方式有多种，但是饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制；此外，饱和液体进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，为此，本次设计中采取饱和液体进料 2.3 加热方式
精馏塔的设计中多在塔底加一个再沸器以采用间接蒸汽加热以保证塔内有足够的热量供应；由于乙醇~水体系中，乙醇是轻组分，水由塔底排出，且水的比热较
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大，故可采用直接水蒸气加热，这时只需在塔底安装一个鼓泡管，于是可省去一个再沸器，并且可以利用压力较底的蒸汽进行加热，无论是设备费用还是操作费用都可以降低。 2.4 热能利用
精馏过程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。因此热效率较低，通常进入再沸器的能量只有5%左右可以被有效利用。虽然塔顶蒸汽冷凝可以放出大量热量，但是由于其位能较低，不可能直接用作为塔底的热源。为此，我们拟采用塔釜残液对原料液进行加热。 3. 有关的工艺计算 3.1工艺流程简图
图1.工艺流程简图
3.2工艺计算
由于精馏过程的计算均以摩尔分数为准，需先把设计要求中的质量分数转化为 摩尔分数。
乙醇的摩尔质量 MA =46 kg/kmol
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水的摩尔质量 MB=18 kg/kmol 原料液的摩尔组成：Xf?40/46?0.2069
40/46?60/18 同理可求得： xD=0.8814 xW=0.0039 原料液的平均摩尔质量：
MF=0.2069×46+(1-0.2069)×18=23.29kg/kmol MD=0.8814×46+(1-0.8814)×18=42.68kg/kmol MW=0.0039×46+(1-0.0039)×18=18.11kg/kmol 45℃下，原料液中?H2O?971.1kg/m3,?CH3CH2OH?735kg/m3
由此可查得原料液，塔顶和塔底混合物的沸点，以上计算结果见表2。
表3 原料液、馏出液与釜残液的流量与温度
名称 xf/% 原料液 40 0.2069 23.79 83.83 馏出液 95 0.8814 42.68 78.62 釜残液 1 0.0039 18.11 99.38 xf(摩尔分数) 摩尔质量kg/kmol 沸点温度t/℃
3.3最小回流比及操作回流比的确定
由于是泡点进料，Xq?Xf?0.2069，过点e(0.2069,0.2069)做直线 x=0.2069交平衡线于点d，由点d可读得 Rmin?yq?0.530，因此：
XD?yq0.8814?0.530??1.088
yq?XF0.530?0.2069可取操作回流比R?1.378Rmin?1.378?1.088?1.5
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3.4 塔顶产品产量、釜残液量的计算
以年工作日为300天，每天开车24小时计，进料量为：
F?5000?1000?298kmol/h
300?24?23.29由全塔的物料衡算方程可写出： 总物料衡算 F=D?W=298
乙醇的物料衡算 0.2069 ×F=0.8814×D + 0.0039×W 联立解得 D=69kmol/h W=229kmol/h 求精馏塔的气、液相负荷
L=R×D=1.5×69=103.5Kmol/h
V=(R+1)×D=(1+1.5)×69=172.5Kmol/h L'=L+F=103.5+298=401.5Kmol/h V'=V=172.5Kmol/h
3.5 全凝器冷凝介质的消耗量
塔顶全凝器的热负荷：QC?(R?1)D(IVD?ILD) 可以查得IVD?1266kJ/kg,ILD?253.9kJ/kg，所以
QC?(1.5?1)?69?(1266?253.9)?1.746?105kJ/h
取水为冷凝介质，其进出冷凝器的温度分别为25℃和35℃则 平均温度下的比热cpc?4.174kJ/kg?oC，于是冷凝水用量可求：
WC?QC174600??4183.04kg/h
Cpc(t2?t1)4.174?(35?25)
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