(毕业论文 页数:31 字数:9734)前言
精馏是分离液体混合物最常用一种操作，在化工、炼油等工业中应用很广。它通过汽、液两相的直接接触，利用组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相向汽相传递，难挥发的由汽相向液相传递，是汽、液两相之间的传质过程。
精馏过程中，料液自塔的中部某适当的位置连续地加入塔内，塔顶设有冷凝器将塔顶蒸汽冷凝为液体。冷凝液的一部分回入塔顶，称为回流液，其余作为塔顶产品（馏出液）连续排出。在塔内上半部（加料位置以上）上升蒸汽和回流液体之间进行着逆流接触和物质传递。塔底部装有再沸器（蒸馏釜）以加热液体产生蒸汽，蒸汽沿塔上升，与下降的液体逆流接触并进行物质传递，塔底连续排出部分液体作为塔底产品。塔的上半部分（加料位置以上）称为精馏段，塔的下半部分包括再沸器（蒸馏釜）称为提馏段。
精馏用于比较难分离的体系，用普通的精馏不能分离的体系则可用特殊的精馏。特殊精馏是在物系中加入第三组分，改变被分离组分的活度系数，增大组分间的相对挥发度，达到有效分离的目的。
根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续或间歇的，有特殊物质的体系还可以用恒沸精馏或萃取精馏等特殊的方法进行分离。
精馏过程按操作过程可分为常压精馏、加压精馏和减压精馏。一般说来，当总压强增大时，平衡时气相浓度与液相浓度接近，对分离不利，但对常压下为气态的混合物，可采用加压精馏；沸点高又是热敏性的混合液可采用减压精馏。
精馏过程所用的设备及起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大类。通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏对塔设备的要求大致有：
生产能力大：即单位塔截面可以通过较大的汽、液两相流率，不会产生液泛等不正常的流动。
效率高：汽、液两相在塔内流动时能保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或较大的传质速率。
流动阻力小：流体通过塔设备的阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作时易于达到所要求的真空度。
有一定的操作弹性：当汽、液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，且不会使效率产生较大的变化。
结构简单，造价低，安装检修方便。
能满足物系某些工艺特性，如腐蚀性、热敏性、起泡性等特殊要求。
板式塔内沿塔高安装了若干层塔板（亦称塔盘），液体靠重力作用由顶部流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而升至塔顶。气、液两相在塔板上直接接触完成热、质的传递，两相组成沿着塔高呈阶梯式变化。塔板是板式塔内汽、液接触的主要元件。塔板的种类很多，根据塔板结构特点可将板式塔分为：泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、浮舌塔、浮动喷淋塔等多种不同的塔型。
板式塔种类很多，根据塔板上气液接触元件的不同可分为筛板塔、舌型塔、穿流多孔塔板、浮动喷射塔等多。随着石油、化学化工的迅速发展，又开发使用了一些新型塔板，如斜孔塔板、S型板、导向筛板、网孔筛板、浮动-筛板复合板、旋流塔板、旋叶塔板、角钢塔板等，目前精馏过程常用的板式塔为浮阀塔、筛板塔和泡罩塔。
化工原理教材已对常用的板式塔，如泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、喷射塔、多降液管塔、无溢流塔等的形式、结构和优点作了介绍，从中了解到不同的类型各有其优缺点，各有其使用的场合。
塔总体结构包括塔体、裙座、封头、除沫器、接管、手孔、人孔等。
塔体是塔设备的外壳，常见塔体由等直径，等壁厚的圆筒及椭圆形封头构成。随着化工装置的大型化，为了节省材料，有用不等直径、不等壁厚的塔体。塔体除要满足工艺条件外，还应考虑风力、地震、偏心载荷所引起的强度和刚度，同时考虑水压实验、吊柱、运输、开停工等情况。
裙座实是塔体安放到基础的连接部分，其高度由工艺条件决定。应具有足够的刚度和强度。
除沫器用于收集在气流中的液滴。使用高效的除沫器对提高分离效率，改善塔板设备的操作状况，回收昂贵的物料以及减小对环境的污染有重要意义。
接管是连接工艺管路，使之成为一个相互连通的完整系统，有进液管、出液管、回流管、进气管、出气管、侧线抽出管、取样管、液面计接管和仪表接管等。
人孔、手孔和视孔是为了安装、检查的需要而设置的，吊柱设置在塔顶，用于安装和检修时运送塔内件。
设计任务开题报告
一、 求任务要
设计用于乙醇——水溶液分离的常压筛板精馏塔，原料含乙醇20%（mol，下同）的泡点液体，处理量为4000kg/h，要求馏出液含乙醇86%，釜液中乙醇含量不大于2%，可取回流比为最小回流比的1.3倍，总板效率为0.6。
二、 任务概述
蒸馏操作是化工生产中常用的互溶液体混合物分离方法之一，它依据不同液体挥发度的差别，在一定的操作条件下合混合物部分气化，在生成的气相中，混合物的组成将发生改变，相对挥发度大的轻相在气相中得到富集，而相对挥发度小的重相则在液相中富集，从而达到分离提纯的目的。整个过程熵增为负，帮需外界提供能量。
简单蒸馏过程中因轻、重组分都有一定挥发度，故只能达到有限程度的提浓而不能满足高纯度分离的要求。
精馏时，原料从塔中部连续加入，并在塔顶设置冷凝回流装置，塔底设置加热再沸器，使得塔顶液相向下回流，塔底气相向上回流。在加料位置以上，上升蒸汽中的重组分向液相传递，而回流液中轻组分向气相传递；加料位置以下，下降液体中轻组分向气相传递，上升蒸汽中重组分向液相传递只要有足够的相际接触表面，到达塔顶的气相成为高纯度的轻组分，而到达塔底的液相则成为高纯度的重组分。塔的加料位置以上部分称为精馏段，而下部则称为提馏段。
精馏的最大特征是有多次是部分气化和部分冷凝，但其基础仍是组分挥发度的差异。
精馏操作设备有逐级式和微分式两种，对于普通精馏达不到分离效果的还可采用特殊精馏如：恒沸精馏、萃取精馏等。对于多组分的混合液分离，可以采用分级逐次精馏将这些组分一一分开。
目录
目录 2
前言 3
设计任务开题报告 5
一、 求任务要 5
二、 任务概述 5
设计计算过程 10
一、全塔物料基本参数的确定 10
1．有关塔顶，塔底和加料处温度的确定 10
2．精馏段、提馏段内的汽液相组成及平均摩尔质量 12
3．精馏段、提馏段内的汽液相质量分数及平均密度 12
4．全塔物料衡算 13
5．液相表面张力的求取 14
6．黏度的求取 15
7．相对挥发度 15
二、气液流量的确定 16
三、理论塔板数的计算 17
四、塔径选取 19
五、溢流型式、降液管及溢流堰等尺寸的确定 20
1．溢流及降液管的型式 20
2．溢流堰长 20
3．降液管的宽度和横截面 20
4．降液管底隙高度 20
5．堰高的计算 21
六、塔板的布置及筛孔数目排列 21
七、筛板流体力学验算 21
1．板压降 21
2．液沫夹带 22
3．漏液 22
4．液泛 23
八、塔板负荷性能图 23
2．液泛线 23
3．液相负荷上限 23
4．漏液线 24
5．液相负荷下限线 24
九、塔附件的设计 25
1.进料管 25
2.回流管 25
3.塔底出料管 25
4.塔顶蒸汽出料管 25
5.塔底进气管 25
6.法兰 26
7.筒体和封头 26
8.除沫器 26
9.裙座 27
10.吊柱 27
11.人孔 27
十、塔总体高度的设计 27
1.塔的顶部空间高度 27
2.塔的底部空间高度 28
3.塔立体高度 28
十一、附件设备设计 28
1. 冷凝器的选择 28
2．再沸器的选择 29
十二、参考书目 29
十三、筛板塔设计计算结果 30
十四、设计后的心得体会 31
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