乙醇- 水精餾塔的設計

秦海博，閆紹峰，商長彬，郭 峰

（遼寧工業大學 機械工程與自動化學院，遼寧 錦州121001）

1 設計方案的選擇

1.1 主要技術參數

表1 主要技術參數

1.2 設計方案的選擇

浮閥塔具有下列優點：生產能力大；操作彈性大；塔板效率高；氣體壓強降及液面落差較小；塔的造價低。本次設計乙醇組成30%，塔頂控制95%，塔底控制0.15%，處理量50000kg/h，壓強為4.5kPa，單板降壓0.7kPa，全塔效率52%。本次設計采用連續精餾流程，采用泡點進料法，將原料液通過預熱器加熱至泡點后送入精餾塔，乙醇—水物系屬于不易結焦、低粘度物系，因此選用此塔。

2 工藝設計計算

2.1 全塔物料衡算

乙醇和水的摩爾質量分別為MA=46.07kg/kmolMB=18.01kg/kmol

2.2 塔板數的確定

實際塔板數Np

全塔板數Np=8/0.52=15.38 塊 取Np=16 塊

精餾段塔板數Np1=5/0.52=9.62 塊 取Np1=10 塊

提餾段塔板數Np2=Np-Np1=16-10=6 塊

2.3 塔的操作工藝條件及相關物性數據計算

3 塔的主要工藝結構計算

3.1 塔徑設計計算

3.2 塔高度的設計計算

塔的立體高度

4 塔的管道設計

4.1 進料管線

進料液體積流量

取Uf=2．0m/s

取管子規格Ф32×3。

4.2 釜液流出管

進料液體積流量

取Uw=1．5m/s

取管子規格Ф32×3。

5 計算結果匯總

名稱 提餾段最小回流比Rmin回流比R各段平均溫度t（℃） 93．61精餾段2．754．12582．79液相平均組成x 0．05250．49305氣相平均組成y 0．6514 0．2181液相平均分子量ML（kg/kmol） 31．8054 19．47氣相平均分子量MV（kg/kmol） 38．31 24．11理論塔板數 10 6實際塔板數 10 6塔內徑D（m） 3．8 3．8板間距HT（m） 0．45 0．45液流型式 雙溢流型 雙溢流型弓形降液管寬度Wd（m） 0．24 0．24出口堰堰高hw（mm） 4034降液管底隙ho（mm） 90 57

6 結 語

本設備設計按照國家目前最新標準GB150-2011《壓力容器》和GB151-2014《熱交換熱器》的規定，設計技術參數完全模擬錦州某公司的在役設備，設計計算結果與工程實際基本一致。通過本次設計，設備結構有所改進，精餾效果明顯提高，達到了高效的目的。

浮閥塔的優點是結構簡單、制造方便、造價低；塔板開孔率大，生產能力大；由于閥片可以隨氣量的變化自由升降，故操作彈性大；因上升氣流水平吹入液層，氣液接觸時間長，塔板效率高。其缺點是處理易結焦、高粘度的物性時，閥片易于塔板粘結，故操作過程中有時會發生閥片脫落和卡死等現象，導致塔板效率下降。