摘要(寫設計任務與設計結果)
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5.2 塔板結構
引言第1章設計條件與任務
1.1設計條件
在常壓操作的連續板式精餾塔內分離乙醇-水混合物。塔釜直接蒸汽加熱，生產能力和產品的質量要求如下：
生產能力：年處理乙醇-水混合液25 000噸(300天/年）
原料：乙醇含40%(質量分數，下同）的常溫液體
分離要求：塔頂乙醇含量為92.5%
塔底乙醇含量為0.35%
操作條件：①塔頂壓力：4kpa(表壓)；② 進料熱狀態：自選；③ 回流比：自選；④ 單板壓降 ≤0.7kpa。
建廠位址：武漢
1.2設計任務
1 全塔物料衡算、操作回流比和理論塔板數的確定。
2 計算冷凝器和再沸器熱負荷。
3 計算精餾段、提餾段的塔板效率，確定實際塔板數。
4 估算塔徑。
5 板式塔的工藝尺寸計算，包括溢流裝置與塔板的設計計算。
6 塔板的流體力學效能校核，包括板壓力降、液面落差、液沫夾帶、漏液及液泛的校核。
7 繪製塔板的負荷效能圖。塔板的負荷效能圖由液相負荷下限線、液相負荷上限線、漏液線、液沫夾帶線和溢流液泛線確定。
8 塔的結構確定，包括塔體結構與塔板結構。
塔體結構：塔頂空間，塔底空間，人孔(手孔），支座，封頭，塔高等。
塔板結構：採用分塊式塔板還是整塊式塔板。
9 塔的附屬裝置選型,包括塔頂冷凝器、塔底(蒸餾釜的換熱面積，原料預熱器的換熱面積與幫浦的選型(視情況而定）。
10 精餾塔各接管尺寸的確定。
11 繪製精餾塔系統工藝流程圖。
12 繪製精餾塔裝配圖。
13 編寫設計說明書。
14計算機要求：編寫程式、cad繪圖等。
15 英語要求：撰寫英文摘要。
16 設計說明書要求：邏輯清楚，層次分明，書寫工整，獨立完成。
第2章設計方案的確定
圖2.1 板式精餾塔的工藝流程簡圖
第3章精餾塔的工藝設計
3.1全塔物料衡算
3.1.1原料液、塔頂及塔底產品的摩爾分數
3.1.2原料液、塔頂及塔底產品的平均摩爾質量
3.1.3物料衡算進料處理量
3.1.4物料衡算
總物料衡算(直接蒸汽加熱）：
輕組分(乙醇）衡算：
由恒摩爾流假設得：
求解得到：
f=145.95kmol/h d=32.63kmol/h s=112.91kmol/h w=226.22kmol/h
3.2實際回流比
由資料手冊查的乙醇-水的物係汽液平衡資料如下：
表3.1 常壓下的乙醇-水的氣液平衡資料
3.2.1最小回流比及實際回流比確定
根據101.325kpa下，乙醇-水的汽液平衡組成關係繪出乙醇-水t-x-y和x-y圖，因為乙醇-水相平衡線具有下凹部分，在操作線與平衡線的交點尚未落到平衡線上以前，操作線已於平衡線相切，所以採用從(xd..xd）做相平衡線下凹部分做切線，切線的斜率即為rmin/rmin+1,由此可求出rmin由程式得到(見圖3.
2）：由下圖可得
rmin/rmin+1=0.6212
rmin=1.64
確定回流比r=(1.1-2.0）rmin
通過嘗試比較板數初步取實際操作回流比為理論回流比的1.5倍：
r=1.5 rmin=2.46
圖3.2 最小回流比的確定
3.2.2操作線方程
(1）精餾段操作線方程3.10）
(2）提餾段操作線方程3.11）
3.2.3汽、液相熱負荷計算
(1）精餾段:
(2）提餾段：
3.3理論塔板數確定
通過excel程式，根據相平衡線和精餾段和提餾段段操作線方程做excel程式，直到與板塊的液體組成小於0.0014為止，由此，得到理論板15塊，加料板為第13塊理論板。 (由程式可以得到每一塊理論板上乙醇汽液組成）如下：
表3.3每塊板的氣液組成
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