分离乙醇—水板式精馏塔设计
摘 要
本设计以筛板塔为精馏设备分离乙醇和水。筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备，此设计针对二元物系乙醇－－水的精馏问题进行分析，选取，计算，核算，绘图等，是较完整的精馏设计过程。
通过逐板计算得出理论板数为10块，回流比为5,算出塔效率为0.4854，实际板数为19块，进料位置为第8块，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1米，塔高10.775米，筛孔数为2507个。
通过筛板塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。本次设计过程正常，操作合适。
关键词：精馏塔，筛板塔，塔效率，塔径
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分离乙醇—水板式精馏塔设计
ABSTRACT
This design uses a sieve-plate tower for the distillation equipment to separate ethanol and water. Sieve-plate tower is the main chemical production of gas to liquid mass transfer equipment. In this design, ethanol-water distillation problems are analyzed, and the design consist of the selection, calculation, accounting, and drawing , it is a complete distillation design process.
Through calculated by plate theory, the theory plate number is 10, reflux ratio is 5, tower efficiency is 0.4854, the actual number of board is 19, and the feeding position is the eighth piece board. In the main technology dimension of the plate column design calculation, the diameter of the tower is 1 meter, the height of the tower is 10.775 meters, and sieve pore number is 2507.
Through the fluid mechanics analysis of a sieve-plate tower, proving that of each data are up to the standard. The design process is normal, and the operation is right.
KEYWORDS: Rectification column; Sieve-plate tower; Tower efficiency; The diameter of the
tower
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分离乙醇—水板式精馏塔设计
符号说明
英文字母
Aa---- 塔板的开孔区面积，m2 Af---- 降液管的截面积，m2 Ao---- 筛孔区面积，m2 AT----塔的截面积 ，m2 △PP----气体通过每层筛板的压降，kPa C----负荷因子，无因次 t----筛孔的中心距，mm
C20----表面张力为20mN/m的负荷因子，无因次 do----筛孔直径，mm u’o----液体通过降液管底隙的速度，m/s D----塔径 ，m Wc----边缘无效区宽度，m Wd----弓形降液管的宽度，m Ws----破沫区宽度，m
ev----液沫夹带量，kg液/kg气 ET----总板效率，无因次 R----回流比，无因次
M----平均摩尔质量，kg/kmol tm----平均温度，℃
g----重力加速度，9.8m/s2 Z----板式塔的有效高度，m
Fo----筛孔气相动能因子，kg1/2/(s.m1/2) hl----进口堰与降液管间的水平距离，m θ----液体在降液管内停留时间，s hc----与干板压降相当的液柱高度，m υ----粘度，mPa.s
hd----与液体流过降液管的压降相当的液注高度，m ρ----密度，kg/m3
hf----塔板上鼓层高度,m σ----表面张力,mN/m
hL----板上清液层高度，m h1----与板上液层阻力相当的液注高度，m ho----降液管的底隙高度，m how----堰上液层高度，m hW----出口堰高度，m h’W----进口堰高度，m hσ----与克服表面张力的压降相当的液注高度，m H----板式塔高度，m HW----塔底空间高度，m
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分离乙醇—水板式精馏塔设计
Hd----降液管内清液层高度，m HD----塔顶空间高度，m HF----进料板处塔板间距，m HP----人孔处塔板间距，m HT----塔板间距，m H1----封头高度，m H2----裙座高度，m K----稳定系数，无因次 lW----堰长，m
Lh----液体体积流量，m3/h Ls----液体体积流量，m3/s n----筛孔数目，无因次 P----操作压力，KPa △P---压力降，KPa
△Pp---气体通过每层筛的压降，KPa T----理论板层数，无因次 u----空塔气速，m/s
u0,min----漏夜点气速，m/s
uo’ ----液体通过降液管底隙的速度，m/s Vh----气体体积流量，m3/h Vs----气体体积流量，m3/s Wc----边缘无效区宽度，m Wd----弓形降液管宽度，m Ws ----破沫区宽度，m
Z ---- 板式塔的有效高度，m
希腊字母
δ----筛板的厚度，m
θ----液体在降液管内停留的时间，s υ----粘度，mPa.s ρ----密度，kg/m3 σ----表面张力，N/m φ----开孔率，无因次 α----质量分率，无因次
下标
Max---- 最大的 Min ---- 最小的 L---- 液相的
V---- 气相的
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分离乙醇—水板式精馏塔设计
前言
1精馏原理及其在化工生产上的应用 ○
实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。 2精馏塔对塔设备的要求 ○
精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下： 一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。 二：效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。
三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。
四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。 五：结构简单，造价低，安装检修方便。
六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。
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