2.2.2塔板数的计算
本次设计采用逐板法计算。已知精馏段方程y?0.83x?0.143 ，提馏段方程
y?1.85x?0.003 。相平衡方程 y?4x1?3x 。 运用Python 2.7 软件编程如下： xw = 0.00354 xF = 0.144 xD = 0.86 i = xD N = 1 a = 4 def J(x):
y =0.83*x+xD/6 return y def T(x):
y = 1.85*x - 0.003 return y def X(y):
x = y/(a -(a -1)*y) return x i=x(xD)
print '精馏段：'
print 'x1= %.4f,y1 = %.4f'%(I,xD) while i >= xF: y = J(i) i = X(y) N += 1
print 'x%d = %.4f,y%d = %.4f'%(N,i,N,y) print '提馏段：'
11
while i >= xw: y = T(i) i = X(y) N += 1
print 'x%d = %.4f,y%d = %.4f'%(N,i,N,y) print '塔板数为N =',N
操作后得
精馏段： 提馏段：
x1 = 0.6056,y1 = 0.8600 x5 = 0.0419,y5 = 0.1488 x2 = 0.3133,y2 = 0.6460 x6 = 0.0197,y6 = 0.0744 x3 = 0.1446,y3 = 0.4034 x7 = 0.0086,y7 = 0.0335 x4 = 0.0820,y4 = 0.2633 x8 = 0.0033,y8 = 0.0129 塔板数N=18 ，第5块板进料。
2.2.3塔径的计算
根据塔釜乙醇摩尔含量为0.00354，查t-x-y图可得塔釜温度为99.9℃。 查密度表得 99.9℃下的?水=959.75kg/m3 ，?乙醇=716.6kg/m3 塔釜乙醇质量含量x? y?46xW?0.009
46xW?18(1?xW)?x4?0.009??0.035
1?(??1)x1?3?0.00999.9℃下液相体积流量计算，
?L?959.75?(1?0.009)?716.6?0.009?957.56kg/m3
M?46?0.009?18?0.991?18.252
qvL?'qnL?M?L?495.75?18.252?9.45m3/h
957.5699.9℃下气相体积流量计算，
?V?[(46?0.035?18?18?0.035)/22.4]?
273.15?0.620kg/m3
373.0512
M?46?0.035?18?(1?0.035)?18.98
qvV?'qnV?M?V?268.02?18.98?8204.87m3/h
0.62液、气流动参数FLV?qvLqvV?L9.45957.56??0.05 ?V8204.870.620取塔盘清液层高度hT?0.083
液漏沉降高度HT?hT?0.6?0.083?0.517
由液气流动参数FLV及液漏沉降高度（HT?hT）查Smith图，可得液相表面张力为20N/m时的负荷因子C20等于0.112。
99.9℃时，查得乙醇表面张力?=15.25 由现工艺条件校正得
C?C20(?20)0.2?0.112?(15.250.2)?0.106 20液泛气速uf?C?L??V957.56?0.62?0.106??3.61m/s ?V0.62取设计泛点率为0.7。计算空塔气速u
u?0.7uf?0.7?3.61?2.527m/s 气相通过的塔截面积A
A?qvv8204.87??0.90m2 u2.527lw之值来确定D塔截面积为气相流通截面积A与降液管面积Ad之和。可选取塔径D。取
lwA=0.7，计算d DATAdlll?[sin?1(w)?w1?(w)2]/??[sin?1(0.7)?0.71?0.72]/??0.0877 ATDDD由
Ad计算塔径D。 ATA0.90??0.99m2 A(1?d)1?0.0877ATAT? 13
D?4AT??1.05m ，圆整后取D=1.2m。
实际塔截面积AT??4D2??4?1.22?1.13m2
实际气相流通面积A?AT(1?实际空塔气速 u?设计
Ad)?1.13?(1?0.0877)?1.03m2。 ATqvv8204.87??2.21m/s A3600?1.03
u2.21??0.61 uf3.612.2.4塔高的计算
实际塔板数为Np，取总板效率ET?0.6 所以NP?NT8??14（块） ET0.64=7 （块） 0.6其中精馏段N精= 提馏段N提=4=7 （块） 第8块板进料。 0.6取精馏段板间距HT=0.45m，提馏段HT=0.6m。 则塔有效高度Z0?0.45?6?0.6?7?6.9m 设釜液在釜内停留时间为20min，釜液流量为9.45m3/h。
则
?Z?釜液的高度为
4qvv4?9.45??2.8m 223?D3???1.2封头取用标准椭圆封头。因为长轴：短轴=2，即
D?2 2h所以h?D1200??300mm 44 其中D—塔径
14
h—封头的高
将进料所在板的板间距增到700mm，人孔所在板的板间距HT增至800mm，此外再考虑塔顶及釜液上方的气液分离空间高度均取1.5m，裙座取5m，各段高度之和为19.26m。
2.3塔板结构设计
2.3.1溢流形式，降液管及溢流堰尺寸的确定
因为塔径D=1.2m，所以可选用单溢流弓形降液管。 1、降液管尺寸 由以上设计结果得弓形降液管所占面积Ad Ad?AT?A?1.13?1.03?0.1m2 根据以上选取的
lwD?0.7，计算降液管宽度bd D1?lwbDd?2?1.21?0.72?0.3286m。 选取平形受液量，考虑降液管底部阻力和液封，选取底隙hb?0.045m。2、溢流堰尺寸 由以上设计数据，确定堰长lw
llww?DD?1.2?0.7?0.84m 堰上液头高how，式中E近似取1得
h?2.84?10?3E(q2vLl)3?2.84?10?3?(9.450.84)2ow?0.014m
w堰高hw由选取清液层高度hL确定
hw?hL?how?0.083?0.014?0.069m 溢流强度uqvLL?l?9.45?11.25m3/(m?h) w0.84降液管底隙液体流速uqvLb?l?9.45?0.069m/s whb0.84?3600?0.045 15