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乙醇水馏塔设计
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乙醇水馏塔设计
⑴综合运用“化工原理〞和相关选修课程的知识，联系化工生产的实际完成单元操作的化工设计实践，初步掌握化工单元操作的根本程序和方法。
⑵熟悉查阅资料和标准、正确选用公式，数据选用简洁，文字和工程语言正确表达设计思路和结果。
⑶树立正确设计思想，培养工程、经济和环保意识，提高分析工程问题的能力。二、设计任务及操作条件在一常压操作的连续精馏塔内别离乙醇－水混合物。生产能力〔塔顶产品〕3000kg/h
操作周期 300天／年
进料组成 25%〔质量分数，下同〕
塔顶馏出液组成≥ 94%
塔底馏出液组成≤ %
操作压力 4kPa〔塔顶表压〕
进料热状况泡点
单板压降：≤
设备型式筛板
三、设计内容：
精馏塔的物料衡算；
塔板数确实定：
精馏塔的工艺条件及有关物件数据的计算；
精馏塔的塔体工艺尺寸计算；
塔板主要工艺尺寸的计算；
塔板的流体力学验算：
塔板负荷性能图；
精馏塔接管尺寸计算；
绘制生产工艺流程图；
绘制精馏塔设计条件图；
对设计过程的评述和有关问题的讨论。
[设计计算]
〔一〕设计方案选定
本设计任务为别离水－乙醇混合物。
原料液由泵从原料储罐中引出，在预热器中预热至84℃后送入连续板式精馏塔〔筛板塔〕，塔顶上升蒸汽流采用强
制循环式列管全凝器冷凝后一局部作为回流液，其余作为产品经冷却至25℃后送至产品槽；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供气相流，塔釜残液送至废热锅炉。
精馏方式：本设计采用连续精馏方式。原料液连续参加精馏塔中，并连续收集产物和排出残液。其优点是集成度高，可控性好，产品质量稳定。由于所涉浓度范围内乙醇和水的挥发度相差较大，因而无须采用特殊精馏。
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操作压力：本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于乙醇和水这类非热敏沸点在常温〔工业低温段〕物系别离。
塔板形式：根据生产要求，选择结构简单，易于加工，造价低廉的筛板塔，筛板塔处理能力大，塔板效率高，压降较低，在乙醇和水这种黏度不大的别离工艺中有很好表现。
加料方式和加料热状态：加料方式选择加料泵打入。由于
原料温度稳定，为减少操作本钱采用 30度原料冷液进料。
由于蒸汽质量不易保证，采用间接蒸汽加热。
再沸器，冷凝器等附属设备的安排：塔底设置再沸器，塔
顶蒸汽完全冷凝后再冷却至 65度回流入塔。冷凝冷却器安
装在较低的框架上，通过回流比控制期分流后，用回流泵打回塔内，馏出产品进入储罐。塔釜产品接近纯水，一局部用来补充加热蒸汽，其余储槽备稀释其他工段污水排放。
〔二〕精馏塔的物料衡算
原料液处理量为3000kg/h,〔每年生产300天〕，塔顶产品组成94%〔w/w〕乙醇。原料25%〔w/w〕乙醇水溶液，%〔w/w〕的水溶液。
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分子量M水=18kg/kmol；M乙醇=46kg/kmol。
原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
原料摩尔分数： xF=〔〕
塔顶摩尔分数： xD=〔〕/〔 〕
塔釜残液的摩尔分数：
xW
原料及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
MF
MD
MW
物料衡算
原料的处理量 F=3000/〔300*24〕
总物料衡算 =D+W
乙醇的物料衡算 *=*D+*W
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解得：塔顶采出量
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塔底采出量
〔三〕精馏工艺条件计算
理论塔板数NT的求取⑴确定回流比R
乙醇—水属于理想物系，可采用图解法求回流比R和理论塔板数。
①由手册查得乙醇—水物系的气液平衡数据，绘出x-y图，见下列图。
常压下乙醇—水溶液的 t-x-y 图
常压下乙醇—水溶液的 t-x-y 图
②求最小回流比及操作回流比。 采用作图法求最小回流
比，在图 1中对角线上，自点 G〔，〕作垂线
ec即为进料线，该线与平衡线的交点坐标为
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故最小回流比为
作的回流比为