乙醇- 水精馏塔的设计
2020-06-19秦海博闫绍峰商长彬
秦海博，闫绍峰，商长彬，郭 峰
（辽宁工业大学 机械工程与自动化学院，辽宁 锦州121001）
1 设计方案的选择
1.1 主要技术参数
表1 主要技术参数
1.2 设计方案的选择
浮阀塔具有下列优点：生产能力大；操作弹性大；塔板效率高；气体压强降及液面落差较小；塔的造价低。本次设计乙醇组成30%，塔顶控制95%，塔底控制0.15%，处理量50000kg/h，压强为4.5kPa，单板降压0.7kPa，全塔效率52%。本次设计采用连续精馏流程，采用泡点进料法，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔，乙醇—水物系属于不易结焦、低粘度物系，因此选用此塔。
2 工艺设计计算
2.1 全塔物料衡算
乙醇和水的摩尔质量分别为MA=46.07kg/kmolMB=18.01kg/kmol
2.2 塔板数的确定
实际塔板数Np
全塔板数Np=8/0.52=15.38 块 取Np=16 块
精馏段塔板数Np1=5/0.52=9.62 块 取Np1=10 块
提馏段塔板数Np2=Np-Np1=16-10=6 块
2.3 塔的操作工艺条件及相关物性数据计算
3 塔的主要工艺结构计算
3.1 塔径设计计算
3.2 塔高度的设计计算
塔的立体高度
4 塔的管道设计
4.1 进料管线
进料液体积流量
取Uf=2．0m/s
取管子规格Ф32×3。
4.2 釜液流出管
进料液体积流量
取Uw=1．5m/s
取管子规格Ф32×3。
5 计算结果汇总
名称 提馏段最小回流比Rmin回流比R各段平均温度t（℃） 93．61精馏段2．754．12582．79液相平均组成x 0．05250．49305气相平均组成y 0．6514 0．2181液相平均分子量ML（kg/kmol） 31．8054 19．47气相平均分子量MV（kg/kmol） 38．31 24．11理论塔板数 10 6实际塔板数 10 6塔内径D（m） 3．8 3．8板间距HT（m） 0．45 0．45液流型式 双溢流型 双溢流型弓形降液管宽度Wd（m） 0．24 0．24出口堰堰高hw（mm） 4034降液管底隙ho（mm） 90 57
6 结 语
本设备设计按照国家目前最新标准GB150-2011《压力容器》和GB151-2014《热交换热器》的规定，设计技术参数完全模拟锦州某公司的在役设备，设计计算结果与工程实际基本一致。通过本次设计，设备结构有所改进，精馏效果明显提高，达到了高效的目的。
浮阀塔的优点是结构简单、制造方便、造价低；塔板开孔率大，生产能力大；由于阀片可以随气量的变化自由升降，故操作弹性大；因上升气流水平吹入液层，气液接触时间长，塔板效率高。其缺点是处理易结焦、高粘度的物性时，阀片易于塔板粘结，故操作过程中有时会发生阀片脱落和卡死等现象，导致塔板效率下降。
