化工原理课程设计
第一章 概 述
精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气、液两相多次直接接触和分离，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热、传质的过程。所用设备主体核心设备是精馏塔，辅助设备包括再沸器、冷凝器、储罐、预热器及冷却器。
1.1精馏塔
精馏塔是精馏装臵的主体核心设备，气、液两相在塔内多级逆向接触进行传质、传热，实现混合物的分离。
精馏塔是一圆形筒体，塔内装有多层塔板或填料，塔中部适宜位臵设有进料板。两相在塔板上相互接触时，液相被加热，液相中易挥发组分向气相中转移；气相被部分冷凝，气相中难挥发组分向液相中转移，从而使混合物中的组分得到高程度的分离。
常规或简单精馏塔设有一个进料口，进料位臵将塔分为精馏段和提馏段两段，而在塔顶和塔底分别引出一股产品。精馏塔内，气、液两相的温度和压力自上而下逐渐增加，塔顶最低，塔底最高。
1.2精馏塔型选择
按照塔的内件结构，塔设备可分为板式塔和填料塔两大类。在板式塔中，塔内装有一定数量的塔盘，气体以鼓泡或喷射的形式穿过塔
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盘上的液层使两相密切接触，进行传质。两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。在填料塔中，塔内装填一定段数和一定高度的填料层，液体沿填料表面呈膜状向下流动，作为连续相的气体自下而上流动，与液体逆流传质。两相的组分浓度沿塔高呈连续变化。
压力降 空塔气速（生产能力） 塔效率 塔有所提高 液气比 持液量 安装维修 适应范围较大 较大 较容易 直径大时一般比造价 填料塔低 显著增加 表1.1 板式塔和填料塔的性能比较
在本次设计中采用板式塔，一方面板式塔的设计比较成形，可借鉴的数据和设计结果较多；另一方面，板式塔的造价相对低廉，安装维修都更为简便。
式塔便宜；直径增大，造价高；塔径增大，效率会下降 对液体喷淋量有一定要求 较小 较困难 直径小于800mm,一般比板板式塔 填料塔 一般比填料塔大 适于要求压力降小的场合 小 稳定，大塔比小大 塔径在1400mm以下效率较1.3板式塔板型选择
泡罩塔板：在气液负荷有较大变动时也可操作，且具有较高的塔
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板效率，操作弹性较大，不易堵塞，对物料适应性强，长期以来应用较广。但泡罩塔板的生产能力不大，结构过于复杂，不仅制造成本高，且塔板阻力大，液面落差也大，近些年来在许多场合已逐渐为其他型式的塔板所取代[3]。
筛板塔板：突出优点是结构简单、造价低、塔板阻力小，但过去认为它很容易漏液、操作弹性小，且易堵塞，应用不广。经过长期研究发现，只要设计合理和操作适当，筛板仍能满足生产上所要求的操作弹性，而且效率较高。目前已成为应用日趋广泛的一种塔板。
浮阀塔板：浮阀塔板是综合了泡罩和筛板的优点研制出来的。这种塔操作弹性大，阻力比泡罩塔板大为减少，其生产能力大于泡罩塔板。另外，这种塔的板效率高。主要缺点是浮阀使用久后，由于频繁活动而易脱落或被卡住，操作失常。常用的浮阀有F1和V4型两种，后者用于减压塔。
本设计为浮阀塔，浮阀的突出优点是效率较高取消了结构复杂的上升管和泡罩。当气体负荷较低时，浮阀的开度较小，漏夜量不多；气体负荷较高时，开度较大，阻力又不至于增加较大，所以这种塔板操作弹性较大，阻力比泡罩塔板大为减小，生产能力比其大。缺点是使用久后，由于频繁活动而易脱落或被卡住，操作失常。所以塔板和浮阀一般采用不锈钢材料。然而经长期研究发现其尚能满足生产要求，目前应用较为广泛。
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1.4 R的选择
适宜回流比一般选择为最小回流比的1.2—2.0倍，在实际设计中，对于难分离的物系，宜选用较大回流比，而在能源相对紧张的地区，为减少加热介质的消耗量，就选取回流比较小的操作。 本设计采用1.2倍的最小回流比。
1.5压力的选择
精馏操作可在常压、减压和加压下进行，塔内操作压力的选择不
仅牵涉到分离问题，而且还与塔顶和塔底的温度的选取有关。根据所处理物料的性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性来综合考虑。压力增加可提高塔的处理能力，但会增加塔的壁厚，导致设备费用增加；同时压力增加，组分间的相对挥发度
降低，回流比或塔高增加，导致操作费用和设备费用增加。
综合考虑，本设计采用1.62MPa（表压）。
1.6再沸器的选择
再沸器是精馏装臵的重要附属设备，用以将塔底液体部分汽化后送回精馏塔，使塔内气液两相间的接触传质得以进行。
再沸器可分为立式和卧式两种，而立式又包括热虹吸式和强制循环式两种，卧式分为热虹吸式、强制循环式、釜式再沸器、内臵式再沸器四种。
本设计采用立式热虹吸式再沸器，它是一垂直放臵的管壳式换热 器。液体在自下而上通过换热器管程时部分汽化，由在壳程内的载热
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体供热。
立式热虹吸特点：
※循环推动力：釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。 ※结构紧凑、占地面积小、传热系数高。
※壳程不能机械清洗，不适宜高粘度、或脏的传热介质。 ※塔釜提供气液分离空间和缓冲区。
1.7 冷却剂和冷凝器的选择（设计从略）
冷凝器，用以将塔顶蒸气冷凝成液体，部分冷凝液作塔顶产品，其余作回流液返回塔顶，使塔内气液两相间的接触传质得以进行，最常用的冷凝器是管壳式换热器。
本设计塔顶温度在43。C，固，选用普通的循环水即可满足要求。
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