【正文】 number and real plate number to calculate the diameter and size plate process calculation, tower, load performance diagram, the structure of the tower and other auxiliary equipment design, etc. Main design results of the above design content is: R/Rmin = , the actual plate number 29 piece, the whole tower efficiency %, the tower diameter 1 of rectifying plate number theory with practice。 Process conditions and related physical properties data of rectification tower calculation: operating pressure, operating temperature calculation, average density, average molecular weight to calculate the average, liquid surface tension calculation。 Attached internal parts。 Determination of over size.Key words: alcohol water。 Material balance。 Design calculation第一章 設(shè)計條件與任務乙醇~水是工業(yè)上最常見的溶劑，也是非常重要的化工原料之一，是無色、無毒、無致癌性、污染性和腐蝕性小的液體混合物。近些年來，由于燃料價格的上漲，乙醇燃料越來越有取代傳統(tǒng)燃料的趨勢，且已在鄭州、濟南等地的公交、出租車行業(yè)內(nèi)被采用。長期以來，乙醇多以蒸餾法生產(chǎn)，但是由于乙醇~水體系有共沸現(xiàn)象，普通的精餾對于得到高純度的乙醇來說產(chǎn)量不好。塔設(shè)備是最常采用的精餾裝置，無論是填料塔還是板式塔都在化工生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應用，在此我們作板式塔的設(shè)計以熟悉單元操作設(shè)備的設(shè)計流程和應注意的事項是非常必要的。但是，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)和需要，塔設(shè)備還得具備下列各種基本要求： （1）氣(汽)、液處理量大，即生產(chǎn)能力大時，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞操作的現(xiàn)象。 （3）流體流動的阻力小，即流體流經(jīng)塔設(shè)備的壓力降小，這將大大節(jié)省動力消耗，從而降低操作費用。 （4） 結(jié)構(gòu)簡單，材料耗用量小，制造和安裝容易。 （6） 塔內(nèi)的滯留量要小。不同的塔型各有某些獨特的優(yōu)點，設(shè)計時應根據(jù)物系性質(zhì)和具體要求，抓住主要矛盾，進行選型。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，填料塔的設(shè)計將在其他分冊中作詳細介紹，故本書將只介紹板式塔。板式塔在工業(yè)上最早使用的是泡罩塔(1813年)、篩板塔(1832年)，其后，特別是在本世紀五十年代以后，隨著石油、化學工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了大批新型塔板，如S型板、浮閥塔板、多降液管篩板、舌形塔板、穿流式波紋塔板、浮動噴射塔板及角鋼塔板等。第二章 設(shè)計方案的確定 本設(shè)計任務為乙醇—水混合物。設(shè)計中采用泡點進料，將原料液通過預熱器加熱至泡點后送入精餾塔內(nèi)。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的2倍。確定設(shè)計方案是指確定整個精餾裝置的流程、各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和某些操作指標。下面結(jié)合課程設(shè)計的需要，對某些問題作些闡述。確定操作壓力時，必須根據(jù)所處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟上的合理性進行考慮。對于沸點低、在常壓下為氣態(tài)的物料，則應在加壓下進行蒸餾。但在塔徑相同的情況下，適當?shù)靥岣卟僮鲏毫梢蕴岣咚奶幚砟芰Α?進料狀態(tài) 進料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負荷都有密切的聯(lián)系。此外，在泡點進料時，精餾段與提餾段的塔徑相同，為設(shè)計和制造上提供了方便。有時也可采用直接蒸汽加熱。直接蒸汽加熱的優(yōu)點是：可以利用壓力較低的蒸汽加熱；在釜內(nèi)只須安裝鼓泡管，不須安置龐大的傳熱面。然而，直接蒸汽加熱，由于蒸汽的不斷通入，對塔底溶液起了稀釋作用，在塔底易揮發(fā)物損失量相同的情況下，塔底殘液中易揮發(fā)組分的濃度應較低，因而塔板數(shù)稍有增加。值得提及的是，采用直接蒸汽加熱時，加熱蒸汽的壓力要高于釜中的壓力，以便克服蒸汽噴出小孔的阻力及釜中液柱靜壓力。冷卻劑的選擇由塔頂蒸汽溫度決定。如果能用常溫水作冷卻劑，是最經(jīng)濟的。冷卻水出口溫度取得高些，冷卻劑的消耗可以減少，但同時溫度差較小，傳熱面積將增加。確定設(shè)計方案總的原則是在可能的條件下，盡量采用科學技術(shù)上的最新成就，使生產(chǎn)達到技術(shù)上最先進、經(jīng)濟上最合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低消耗的原則。其次所定的設(shè)計方案需要有一定的操作彈性，各處流量應能在一定范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)，必要時傳熱量也可進行調(diào)整。計算傳熱面積和選取操作指標時，也應考慮到生產(chǎn)上的可能波動。要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備及基建費用。又如冷卻水出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量，另方面也影響到所需傳熱面積的大小，即對操作費和設(shè)備費都有影響。 例如酒精屬易燃物料，不能讓其蒸汽彌漫車間，也不能使用容易發(fā)生火花的設(shè)備。以上三項原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。第三章塔的工藝尺寸得計算乙醇的摩爾質(zhì)量 水的摩爾質(zhì)量 原料液塔頂塔底產(chǎn)品原料液塔頂塔底產(chǎn)品 物料衡算進料處理量進料流量餾出液流量釜液流量由上圖可得： 精餾段方程: 提餾段方程: F(kg/h)wFwDwW F(kmol/h)xFxDxWMFRmin R/Rmin