3.3.2气液相体积流量计算 ......................................................................................... 13
第四章、塔体的主要工艺尺寸计算 ............................................................................................ 13
4.1塔径的初步计算 ............................................................................................................. 13
4.1.1塔径的初步计算 ................................................................................................. 13 4.1.4降液管底隙高度 ................................................................................................. 16 4.1.5塔板的布置 ......................................................................................................... 16 4.1.6操作压力计算 ..................................................................................................... 17 4.2筛板的流体力学验算 ..................................................................................................... 17
4.2.1塔体压降 ............................................................................................................. 17 4.2.2液面落差 ............................................................................................................. 18 4.2.3液沫夹带 ............................................................................................................. 19 4.2.4漏液 ..................................................................................................................... 19 4.2.5液泛 ..................................................................................................................... 20 4.3塔板负荷性能图 ............................................................................................................. 20
4.3.1漏液线 ................................................................................................................. 20 4.3.2液沫夹带线 ......................................................................................................... 21 4.3.3液相负荷下限线 ................................................................................................. 22 4.3.4液泛线 ................................................................................................................. 24
第五章、板式塔的结构及附属设备 ............................................................................................ 26
5.1接管 ................................................................................................................................. 26 5.2 筒体与封头 .................................................................................................................. 28
5.2.1筒体 ..................................................................................................................... 28 5.2.2封头 ..................................................................................................................... 28 5.2.3三降沫器 ............................................................................................................. 28 5.2.4 裙座 .................................................................................................................... 29
5.2.5 人孔 .................................................................................................................. 29 塔高的计算 .................................................................................................................... 29 热量衡算 ........................................................................................................................ 30 附属设备设计 ................................................................................................................ 33 筛板塔设计计算结果 .................................................................................................... 35
第六章 设计评述 ........................................................................................................................ 37
第一章、前言
化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。
气体吸收是重要的化工单元操作之一。用适当的的液体吸收剂处理气体混合物以除去其中一种或多种组分的操作。按吸收性质分化学吸收和物理吸收两大类。广泛应用在合成氨、石油化工及废气处理中。
化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔。
筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于10.5%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右；安装容易，也便于清理检修。本次课程设计为年处理含乙醇质量分数20%的水-乙醇混合液8万吨的筛板精馏塔设计，塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。它可使气(或
汽)液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。
在设计过程中应考虑到设计的业精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。节省能源，综合利用余热。经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。另一 方面影响到所需传热面积的大小。即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。 本课程设计的主要内容是过程的物料衡算，工艺计算，结构设计和校核。 第二章工艺流程图及说明
首先，乙醇和水的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入乙醇的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成乙醇与水的分离。
冷凝器→塔顶产品冷却器→乙醇储罐→乙醇 ↑回流↓ 原料→原料罐→原料预热器→精馏塔 ↑回流↓
再沸器← → 塔底产品冷却器→水的储罐→水
第三章、塔板的工艺计算
3.1精馏塔塔物料衡算
乙醇的摩尔质量：M乙醇=46kg/kmol水的摩尔质量：M水=18kg/kmol
F:进料量(kmol/s) XF:原料组成 D:塔顶产品流量(kmol/s) XD:塔顶组成 W:塔底残液流量(kmol/s) XW:塔底组成 XF=错误！未找到引用源。=0.089109 XD=错误！未找到引用源。=0.778846 Xw=错误！未找到引用源。=0.032907 原料液的平均摩尔质量：
MF?46?0.089109+18?1.089109=20.49505kg/kmol
日生产能力（处理：）
F?mMD?T?80000000?0.1506kmol/s20.49505?300?24?3600
根据：
总物料衡算 F=D+W 易挥发组分物料衡算 F XF=D XD+W XW 故由上式求解得： F=0.1506kmol/s D=0.0110kmol/s W=0.1390kmol/s
3.2乙醇和水的物性参数计算
3.2.1温度
常压下乙醇—水气液平衡组成与温度的关系
温度T℃ 液相中乙醇的摩尔分率% 100 95.5 0.00 0.0190 0.00 0.1700 气相中乙醇的摩尔分率%