四川大学轻纺与食品学院化工原理课程设计——分离甲醇—乙醇混合液的浮阀精馏塔 设计者：姜虹伶 学号：1043091109 班级： 食品2班 联系方式： 邮箱： 指导教师：蒋炜 设计时间：2012.5.20— 四川大学轻纺与食品学院目录一、设计任务 - 4 -二、背景介绍 - 4 -1 . 精馏原理 - 4 -2 . 板式塔作用原理 - 4 -3 . 浮阀塔 - 5 -三、设计流程图 - 5 -四、浮阀塔的设计 - 7 -1 . 全塔物料衡算 - 7 -（1）原料液、馏出液及残液的摩尔分数和均摩尔质量的计算 - 7 -（2) 原料液、馏出液及残液的摩尔流率计算 - 8 -2 . 加料热状态参数q值的确定 - 8 -（1）进料液、馏出液、残液的温度确定 - 8 -（2）q值的计算 - 9 -（3）q线方程式 - 10 -3 . 最小回流比的计算 - 10 -（1）相对挥发度的计算 - 10 -（2）平衡方程式 - 11 -（3）最小回流比的计算 - 11 -（4）实际回流比的计算 - 11 -4 . 精馏段和提馏段的气、液流量 - 12 - (1) 精馏段内气、液流量 - 12 -（2）提馏段内气、液流量 - 13 -5 . 塔板数的计算 - 13 -（1）逐板计算法 - 13 -（2）塔效率 - 15 -（3）实际塔板数的计算 - 16 -6 . 塔径的计算 - 16 - (1) 精馏段塔径的计算 - 16 -（2）提馏段塔径的计算 - 20 -（3）塔径的实际值 - 23 -7. 塔高的确定 - 23 -五、精馏段塔板结构设计及力学校核 - 24 -1.溢流装置 - 24 -（1) 降液管的宽度和截面面积的确定 - 24 -（2) 出口溢流堰与进口溢流堰的确定 - 24 -（3) 降液管底隙高度与受液盘的确定 - 25 -2.板面布置及主要尺寸 - 25 -（1) 板面布置 - 25 -（2) 浮阀的数目与排列 - 26 -3.浮阀塔板的流体力学校核 - 29 -（1) 塔板压降的校核 - 29 -（2) 液沫夹带的校核 - 29 -（3) 溢流液泛的校核 - 30 -（4) 负荷性能图及操作弹性 - 30 -六、提馏段塔板结构设计及力学校核 - 34 -1 . 溢流装置 - 34 -（1) 降液管的宽度和截面面积的确定 - 34 -（2) 出口溢流堰与进口溢流堰的确定 - 34 -（3) 降液管底隙高度与受液盘的确定 - 35 -2 . 板面布置及主要尺寸 - 35 -（1) 塔板布置 - 35 - （2) 浮阀的数目与排列 - 36 -（3) 校核： - 38 -（4) 校核塔板开孔率 - 38 -3 . 浮阀塔板的流体力学校核 - 39 -（1) 塔板压降的校核 - 39 -（2) 液沫夹带的校核 - 40 -（3) 溢流液泛的校核 - 40 -（4) 负荷性能图及操作弹性 - 41 -七、塔顶冷凝器的选用 - 44 - 1.物料衡算 - 44 -2.换热器选用 - 45 -3.验算压降 - 46 -（1）验算管程压降 - 46 -（2) 验算管程压降 - 46 -4. 核算总传热系数 - 47 -（1) 管程给热系数 - 48 -（2) 壳程给热系数 - 48 -（3) 导热系数和传热面积 - 48 -八、塔接管设计 - 49 -1.塔顶出料管直径 - 49 -2.回流管直径 - 49 -3.进料管直径 - 50 -4.馏出液管直径 - 50 -九、设计总结 - 51 -十、参考文献 - 51 -一、 设计任务设计题目：分离甲醇—乙醇混合液的浮阀精馏塔原料液： 组成甲醇0.6 乙醇0.4 处理量：8800 温度：28℃馏出液： 组成 苯0.96残 液： 组成 苯0.02（均为摩尔分率）操作压力：常压连续操作二、背景介绍1 . 精馏原理 精馏过程的基础依然是混合液组分间挥发度的差异，而塔内的气、液“回流”则是沿塔高不断进行气、液传质实现精馏的必要条件。
沿塔流动的气、液相每经过一块塔板都将发生一次气相的部分冷凝和液相的部分气化，气、液相组成随之发生一次改变，使气相中轻组分得到一次增浓，液相中重组分得到一次增浓其结果最终可在塔顶得到轻组分含量很高的蒸气相（馏出液）产品，而在塔底得到重组分含量很高的釜液产品，从而实现混合液体的高纯度分离2 . 板式塔作用原理板式塔为逐级接触式气液传质设备，塔内沿塔高装有若干层塔板，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，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流向塔顶气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化与填料塔相比，板式塔具有压降较大；空塔气速较大；较稳定，效率较高；持液量较大；液气比适应范围较大；安装检修较容易；大直径时造价较低等优点3 . 浮阀塔浮阀塔是板式塔的一种，是在泡罩塔和筛孔塔的基础上发展形成的自20世纪50年代问世后，迅速在石油化工行业得到推广，至今仍为应用最广的塔板结构在塔板上按一定方式开有若干个阀孔，将浮阀本身带有的几根阀腿插入阀孔后，再将阀腿的底脚旋转90˚，用以限制浮阀开度同时防止阀片被气体吹走阀片周边有几个冲出的略向下弯的定距片，静止时，浮阀靠定距片与塔板点接触坐落在阀孔上，可避免停工后阀片与板面间的粘连。
操作时，由阀孔上升的气流经阀片与塔板间隙沿水平方向进入液层，可增加气液两相的接触时间；浮阀的开度随气量变化，在低气量时，开度较小，气体仍能以足够的气速通过缝隙，可避免漏液现象的发生；在高气量时，阀片自动浮动，开度较大，使气速不致过大，从而可避免过量液沫夹带现象的发生因此，浮阀塔具有性能稳定、操作弹性大、塔板效率高的优点三、设计流程图四、浮阀塔的设计1 . 全塔物料衡算（1）原料液、馏出液及残液的摩尔分数和均摩尔质量的计算甲醇的摩尔质量：=78.11 乙醇的摩尔质量：=46则原料液的摩尔分数： 均摩尔质量： 馏出液的摩尔分数： 均摩尔质量： 残液的摩尔分数： 均摩尔质量：计算得到： （2) 原料液、馏出液及残液的摩尔流率计算 (1) (2)(1) 、（2）联立，解出D=35.9kmol /h W=103.1kmol/h2 . 加料热状态参数q值的确定（1）进料液、馏出液、残液的温度确定因为是冷液进料，所以塔顶温度即为塔顶组成的泡点温度，塔底温度即为塔底组成的露点温度查得甲醇——水溶液（101.3kPa）的t-x-y关系表如下表：t/˚C10096.493.591.289.387.784.481.7摩尔分数x00.020.040.060.080.100.150.20摩尔分数y00.1340.230.3040.3650.4180.5170.579t/˚C7875.373.171.269.367.66664.5摩尔分数x0.300.400.500.600.700.800.901.00摩尔分数y0.6650.7290.7790.8250.870.9150.9581.00做出图象如下图： 甲醇—水体系相图由甲醇—水体系相图可查得： 原料液组成时，其泡点温度； 馏出液组成 时，其泡点温度； 残液组成时，其露点温度。
（2）q值的计算在平均温度下，由《化工原理（上册）》附录12查得甲醇、水的摩尔比热容，由附录13查得甲醇、水的摩尔气化潜热，其相关物性数据如下： 甲醇的摩尔比热容 甲醇的摩尔气化潜热 水的摩尔比热容 水的摩尔气化潜热可见甲醇和水的气化潜热值很接近，该体系满足恒摩尔流假设原料液的平均摩尔比热容平均气化潜热（3）q线方程式q线方程：3 . 最小回流比的计算（1）相对挥发度的计算 查得甲醇和水在某温度下的饱和蒸汽压经验公式如下： 甲醇： 水：当时，甲醇的饱和蒸汽压 水的饱和蒸汽压 此温度下相对挥发度当时，甲醇的饱和蒸汽压 水的饱和蒸汽压 此温度下相对挥发度：当时，甲醇的饱和蒸汽压 水的饱和蒸汽压 此温度下相对挥发度：平均挥发度（2）平衡方程式相平衡方程：（3）最小回流比的计算q线方程与相平衡方程联立，解得 最小回流比（4）实际回流比的计算全回流的最少理论板数：根据实验和生产数据统计，一般最适宜回流比的范围为。
取最小回流比的1.2 、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0倍，得到相应的R值，列于表中，查《化工原理（上册）》P95页吉利兰图，得到相应的A值，如下表：1.3921.160.0969899665550.556.5413.3111111111.5081.160.516.5412.3061224491.6241.160.466.5411.2592592591.741.160.211678832120.436.5410.7192982461.8561.160.243697478990.416.5410.3898305081.9721.160.27321668910.396.5410.0819672132.0881.160.300518134720.376.549.79365079372.2041.160.325842696630.356.549.52307692312.321.160.349397590360.346.549.3939393939做出图象，如下图所示：取4 . 精馏段和提馏段的气、液流量(1) 精馏段内气、液流量精馏段内气、液的摩尔流率：（2）提馏段内气、液流量故提馏段内气、液的摩尔流率：5 . 塔板数的计算（1）逐板计算法相平衡方程： 即 （1）精馏段操作线方程： 即 （2）提馏段操作线方程： 即 （3）由式（2）与式（3）联立求解得两操作线交点坐标 下面由式（1）与式（2）交替使用确定精馏段理论板数。
计算过程如下：第1块板上升的蒸气组成 第1块板下降的液体组成由式（1）计算 第2块板上升的气相组成由式（2）计算 第2块板下降的液体组成 第3块板上升的气相组成 第3块板下降的液体组成 第4块板上升的气相组成 第4块板下降的液体组成 第5块板上升的气相组成 第5块板下降的液体组成 因，所以第5块板为加料板，第5块板之前为精馏段，之后为提馏段下面由式（1）与式（3）交替使用确定提馏段理论板数计算过程如下：第6块板上升的气相组成由式（3）计算 第6块板下降的液体组成由式（1）计算 第7块板上升的气相组成 第7块板下降的液体组成 第8块板上升的气相组成 第8块板下降的液体组成 第9块板上升的气相组成 第9块板下降的液体组成 第10块板上升的气相组成 第10块板下降的液体组成 第11块板上升的气相组成 第11块板下降的液体组成 第12块板上升的气相组成 第12块板下降的液体组成 因，故总理论板数为12块，精馏段4块板，第5块板为进料板每块塔板上气、液相组成列入下表：塔板序号气相组成y液相组成x10.9740.90820.9310.7830.8450.58940.7180.40150.5920.27660.5030.2170.3820.1480.2530.08290.1460.043100.0740.021110.0340.009120.0120.003（2）塔效率奥—康奈尔关联法，对精馏塔，采用挥发度与液相粘度的乘积为参数来表示全塔效率。
奥—康奈尔关联式：式中：——塔内液体在塔底和塔顶平均温度下的挥发度 ——塔内液体在塔底和塔顶平均温度下的粘度 （其中为加料中i组分的摩尔分数，为液相中i组分的粘度）由于塔顶温度 塔底温度则塔底和塔顶的平均温度由《化工原理（上册）》附录9查得甲醇的粘度 水的粘度当时，甲醇的饱和蒸汽压 水的饱和蒸汽压 此平均温度下相对挥发度（3）实际塔板数的计算 实际塔板数为24（含再沸器）精馏段 实际精馏段塔板数为9块，第10块为进料板，提馏段塔板数为14块6 . 塔径的计算(1) 精馏段塔径的计算 A . 精馏段气、液相平均摩尔质量和质量分数的计算塔顶温度 加料板温度则精馏段塔顶与加料板的平均温度为塔顶组成 塔顶气相平均摩尔质量塔顶液相平均摩尔质量液相中甲醇组分的质量分数进料板组成 加料板气相的平均摩尔质量加料板液相的平均摩尔质量液相中甲醇组分的质量分数精馏段气相的平均摩尔质量精馏段液相的平均摩尔质量 B . 平均密度的计算a . 液相平均密度的计算由《化工原理（上册）》附录5 查得， 时， 水的密度 时， 水的密度由附录8查得，时，甲醇的密度 时，甲醇的密度混合液体的密度计算公式时，液相密度时，液相密度所以液体的密度 b . 气相平均密度的计算气体的密度 C . 精馏段内气、液相的体积流量蒸馏段内气、液的摩尔流率： 精馏段内气、液两相的体积流量根据《化工原理（下册）》P139页表11.2，估取板间距为，由于一般常压塔取，取板上清液层高度，则。
由 和 的值，在《化工原理（下册）》P142页，史密斯关联图上查得 D . 气体流通截面积的计算液相表面张力的计算查得甲醇的表面张力 其中时，甲醇的表面张力 时，甲醇的表面张力 《化工原理（下册）》附录5，查得时，水的表面张力 时，水的表面张力则塔顶组成的表面张力：则进料板组成的表面张力：则液泛气速：气体流通截面上的适宜气速取气体流通截面积 E . 降液管所占塔板面积与截面面积之比的计算此精馏塔的溢流形式选择单流型，一般单流型可取，估取，由弓形降液管的参数图查得因为，所以得到 F . 塔径的计算塔径 （2）提馏段塔径的计算 A . 提留段气液相平均摩尔质量和质量分数塔底温度 加料板温度则提馏段塔顶与加料板的平均温度为塔底组成 塔底气相平均摩尔质量塔底液相平均摩尔质量液相中甲醇组分的质量分数进料板组成 加料板气相平均摩尔质量加料板液相平均摩尔质量液相中甲醇组分的质量分数提馏段气相的平均摩尔质量提馏段液相的平均摩尔质量 B . 平均密度的计算a . 液相平均密度的计算由由《化工原理（上册）》附录5 查得：时， 水的密度时， 水的密度由附录8查得，时，甲醇的密度 时，甲醇的密度混合液体的密度计算公式时，液相密度时，液相密度所以液体的密度b . 气相平均密度的计算气体的密度提馏段内气、液的摩尔流率： C . 提馏段内气、液两相的体积流量根据《化工原理（下册）》P139页表11.2，估取板间距为，由于一般常压塔取，取板上清液层高度，则。
由 和 的值，在《化工原理（下册）》P142页，史密斯关联图上查得 D . 气体流通截面积的计算液相表面张力的计算查得甲醇的表面张力 其中时，甲醇的表面张力 时，甲醇的表面张力 由《化工原理（下册）》附录5，查得时，水的表面张力 时，水的表面张力则塔底组成的表面张力：则进料板组成的表面张力：则液泛气速气体流通截面上的适宜气速取气体流通截面积 E . 降液管所占塔板面积与截面面积之比的计算此提馏塔的溢流形式选择单流型，一般单流型可取，估取，由弓形降液管的参数图查得因为，所以得到 F . 塔径塔径（3）塔径的实际值 综合蒸馏段和提馏段的塔径，并进行圆整后，取7. 塔高的确定其中为最上面一块塔板距塔顶的高度 为最下面一块塔板距塔底的高度取 五、精馏段塔板结构设计及力学校核1.溢流装置 （1) 降液管的宽度和截面面积的确定 由查《化工原理（下册）》P143页弓形降液管的参数图可得： 则 液体在降液管中的停留时间为降低气泡夹带，液体在降液管内应有足够的停留时间以使气体从液相中分离出一般要求不应小于3-5秒，满足要求2) 出口溢流堰与进口溢流堰的确定对于单溢流的出口堰长可取估取E为液流收缩系数，由查《化工原理（下册）》P145页液流收缩系数计算图，得堰上液层高度对一般常压塔板上液层高度取0.05—0.1m，此处取。
则出口堰高 （3) 降液管底隙高度与受液盘的确定液体流过降液管底端出口处的流速，根据经验一般取，估取降液管底隙高度在设计中，塔径较小时可取为25—30mm，塔径较大时取约为40mm，最大时可达150mm，满足要求2.板面布置及主要尺寸 （1) 板面布置在塔板的受液盘与鼓泡区之间设一安定区，以保证进塔板的液体平稳均匀分布，同时也可防止气体串入降液管，安定区的宽度取值通常为50-100mm，估取在鼓泡区与溢流堰之间设一安定区，其目的是为液体提供一个脱气的区域，以避免夹带大量气泡的液体进入降液管，通常其宽度为70-100mm，估取边缘区是塔板靠近塔壁的边缘留出的边宽，以供支持塔板和塔板紧固件夹紧对直径在2.5m以下的塔一般边宽取为50mm，对直径在2.5m以上的塔一般边宽可取为60mm或更大些因为 所以 （2) 浮阀的数目与排列选定型浮阀，其阀孔直径阀孔气速可根据由实验结果综合的阀孔动能因子确定，其定义式为 根据工业设备数据，对重型浮阀，当板上浮阀刚全开时，在8-12之间，在此范围内选择8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12各值时，其相应的数据如下表 81.027.92118034380.0393058.0589.8159172068.51.028.41625411530.0393058.0584.53262795991.028.91132788680.0393058.0579.836370859.51.029.40640165830.0393058.0575.634456595101.029.90147542980.0393058.0571.85273376510.51.0210.3965492010.0393058.0568.431175014111.0210.8916229730.0393058.0565.32066705911.51.0211.3866967440.0393058.0562.480638056121.0211.8817705160.0393058.0559.877278137做出图象，如下所示：因此选则浮阀数 圆整为个单溢流塔板等腰三角形排列时，一个阀孔的鼓泡面积约为，估实际取值根据上述已确定的孔距，按等腰三角形叉排方式作图，得到在鼓泡区内可以布置的浮阀总数为65，其排列方式如下图所示：（3) 校核：在8-12范围内，此浮阀数能满足要求。
（4) 校核塔板开孔率：校核塔板开孔率一般对常压塔，则满足要求3.浮阀塔板的流体力学校核（1)塔板压降的校核塔板压降等于干板压降和液层压降之和，即阀全开前 阀全开后 其中阀孔临界气速 求得阀全开后 式中：为充气系数，反映板上液层充气程度，无量纲，此处气体进、出一块塔板的压强降（2) 液沫夹带的校核泛点率在塔板结构一定的情况下，两相流量最大，液沫夹带量最大，因此，液沫夹带校核应取气、液流量最大的釜上侧塔板取提馏段数据进行校核： 由《化工原理（下册）》P150页，查表11.4查得物性系数由图11.22 泛点负荷因子 查得一般对直径小于900mm的常压塔，泛点率，因此满足泛点率要求，不会发生过量液沫夹带3) 溢流液泛的校核泡沫液层的高度式中：为泡沫液层相对密度，取与降液管中泡沫液层高度相当的清液层 式中 ：液面落差相对较小，一般可忽略不计 液体经过降液管的阻力损失可见，，不会发生液泛4) 负荷性能图及操作弹性A.漏液线（气相负荷下限线）对F1型重阀取阀孔动能因子时的气体负荷为操作的下限值 ）在负荷性能图上为1线。
B. 过量液沫夹带线（气相负荷上限线）（ ）由表11.4查得物性系数由图11.22 泛点负荷因子 查得式中：对一般常压塔，如直径大于0.8m的大塔，取，现取代入数据得在负荷性能图上为2线C . 液相负荷下限线对于平顶直堰，取平堰上液层高度作为液相负荷下限的标准（ ）代入数据得在负荷性能图上为3线D . 液相负荷上限线液体在降液管中最短停留时间以3s计算，（）在负荷性能图上为4线E . 溢流液泛线已知堰高式中：（）将上述各项代入式中，得整理得任取几个，求出相应的，列表如下：0.00750.0080.00860.00920.00951.1651.0410.8580.6060.419在负荷性能图上做出图象为5线F. 负荷性能图将上述五条线在负荷性能图中画出，如下图：G. 操作弹性塔精馏段的设计点位于图中心偏左，且由图可知塔的操作负荷上限受雾沫夹带限制，下限低液层控制六、提馏段塔板结构设计及力学校核1 . 溢流装置（1) 降液管的宽度和截面面积的确定 由查《化工原理（下册）》P143页弓形降液管的参数图可得： 则 液体在降液管中的停留时间为降低气泡夹带，液体在降液管内应有足够的停留时间以使气体从液相中分离出。
一般要求不应小于3-5秒，满足要求2) 出口溢流堰与进口溢流堰的确定对于单溢流的出口堰长可取估取E为液流收缩系数，由查《化工原理（下册）》P145页液流收缩系数计算图，得堰上液层高度对一般常压塔板上液层高度取0.05—0.1m，此处取则出口堰高（3) 降液管底隙高度与受液盘的确定液体流过降液管底端出口处的流速，根据经验一般取，估取降液管底隙高度在设计中，塔径较小时可取为25—30mm，塔径较大时取约为40mm，最大时可达150mm，满足要求2 . 板面布置及主要尺寸（1) 塔板布置在塔板的受液盘与鼓泡区之间设一安定区，以保证进塔板的液体平稳均匀分布，同时也可防止气体串入降液管，安定区的宽度取值通常为50-100mm，估取在鼓泡区与溢流堰之间设一安定区，其目的是为液体提供一个脱气的区域，以避免夹带大量气泡的液体进入降液管，通常其宽度为70-100mm，估取边缘区是塔板靠近塔壁的边缘留出的边宽，以供支持塔板和塔板紧固件夹紧对直径在2.5m以下的塔一般边宽取为50mm，对直径在2.5m以上的塔一般边宽可取为60mm或更大些因为 所以 （2) 浮阀的数目与排列选定型浮阀，其阀孔直径。
阀孔气速可根据由实验结果综合的阀孔动能因子确定，其定义式为 根据工业设备数据，对重型浮阀，当板上浮阀刚全开时，在8-12之间，在此范围内选择8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12各值时，其相应的数据如下表 80.759.2376043070.0393645.1491.8022839588.50.759.81495457620.0393645.1486.40214960890.7510.3923048450.0393645.1481.6020301859.50.7510.9696551150.0393645.1477.307186491100.7511.5470053840.0393645.1473.44182716710.50.7512.1243556530.0393645.1469.944597302110.7512.7017059220.0393645.1466.76529742411.50.7513.2790561910.0393645.1463.862458406120.7513.8564064610.0393645.1461.201522639做出图象，如下所示：因此选则浮阀数 圆整为个单溢流塔板等腰三角形排列时，一个阀孔的鼓泡面积约为，估实际取值根据上述已确定的孔距，按等腰三角形叉排方式作图，得到在鼓泡区内可以布置的浮阀总数为65，其排列方式如下图所示：（3) 校核：在8-12范围内，此浮阀数能满足要求。
4)校核塔板开孔率校核塔板开孔率:一般对常压塔，则满足要求3 . 浮阀塔板的流体力学校核（1) 塔板压降的校核塔板压降等于干板压降和液层压降之和，即阀全开前 阀全开后 其中阀孔临界气速 求得阀全开后 式中：为充气系数，反映板上液层充气程度，无量纲，此处气体进、出一块塔板的压强降（2) 液沫夹带的校核泛点率在塔板结构一定的情况下，两相流量最大，液沫夹带量最大，因此，液沫夹带校核应取气、液流量最大的釜上侧塔板取提馏段数据进行校核： 由《化工原理（下册）》P150页，查表11.4查得物性系数由图11.22 泛点负荷因子 查得一般对直径小于900mm的常压塔，泛点率，因此满足泛点率要求，不会发生过量液沫夹带3) 溢流液泛的校核泡沫液层的高度式中：为泡沫液层相对密度，取与降液管中泡沫液层高度相当的清液层 式中 ：液面落差相对较小，一般可忽略不计 液体经过降液管的阻力损失可见，，不会发生液泛4) 负荷性能图及操作弹性A. 漏液线（气相负荷下限线）对F1型重阀取阀孔动能因子时的气体负荷为操作的下限值 ）在负荷性能图上表示为1线。
B. 过量液沫夹带线（气相负荷上限线）（ ）由表11.4查得物性系数由图11.22 泛点负荷因子 查得式中：对一般常压塔，如直径大于0.8m的大塔，取，现取代入数据得在负荷性能图上表示为2线C . 液相负荷下限线对于平顶直堰，取平堰上液层高度作为液相负荷下限的标准（ ）代入数据得在负荷性能图上表示为3线D . 液相负荷上限线液体在降液管中最短停留时间以3s计算，（）在负荷性能图上表示为4线E . 溢流液泛线已知堰高式中：（）将上述各项代入式中，得整理得任取几个，求出相应的，列表如下：0.0090.010.0110.0121.8011.7081.6051.488在负荷性能图上做出图象为5线F . 负荷性能图将上述五条线在负荷性能图中画出，如下图：G . 操作弹性塔精馏段的设计点位于图中心偏左，且由图可知塔的操作负荷上限受雾沫夹带限制，下限漏液控制七、塔顶冷凝器的选用1.物料衡算用水进行冷却，设水进口温度，出口温度塔顶冷凝液温度取塔顶产品组分下的泡点温度 由《化工原理（上册）》附录13查得：时 甲醇的潜热量为 水的潜热量为冷凝量：冷却剂水的平均温度，查附录5得 水的比定压热容 密度 粘度 导热系数则水用量为冷却水走管程，甲醇-水走壳程，选择普通无缝钢管。
对数平均温度由列管式换热器总传热系数K的经验数据表查得甲醇-水体系的总传热系数，取总传热系数则换热面积2.换热器选用由于是蒸汽冷凝，故没有并流、逆流之分，温度修正系数，又由于，故不考虑热补偿，现选用两台台单壳程的浮头式换热器，于《化工原理（上册）》附录25 II中初选，其参数如下所示：_____________________________________________________________________ 外壳直径/mm 500 公称压力/MPa 4.0 公称面积/㎡ 65 管子排列方式 正方形◊ 管长/m 6 管子外径/mm 5 管子总数 124 管程数 2 壳程数 1 管程流通截面积/㎡ 0.01948 折流板间距/mm 200 壳程流通截面积/㎡ 0.0358 折流板切去的弓形缺口高度/mm 113.5_____________________________________________________________________ 换热器实际换热面积若采用此传热面积，则要求的总传热系数为3.验算压降（1） 验算管程压降管程压降为式中：管程数 串联的壳程数 对的管子，结垢修正系数管程流体流速为取，则，查摩擦系数与雷诺数及相对粗糙度的关系图得摩擦系数流体流经直管的压降流体流经回弯管的压降则得管程总流动阻力 （2) 验算管程压降 壳程压降为式中：对于气体或可凝蒸气，壳程压降的结垢修正系数流体通过管束的压降为式中：壳程流体流速由《化工原理（上册）》附录9查得，在时，甲醇的粘度为 水的粘度为则甲醇—水的粘度为壳程流体的摩擦系数对正方形斜转45˚，横过管束中心线的管子数折流挡板数计算表明，管程和壳程压降均满足工艺要求。
4. 核算总传热系数（1) 管程给热系数（2)壳程给热系数查附录12得，时，甲醇的比热容为 水的比热容为近视取壳程的导热系数为甲醇的导热系数 （3)导热系数和传热面积污垢热阻，，导热系数估计的传热面积与计算的传热面积之比为：其值满足，则初选的设备合适八、塔接管设计（ D=35.9kmol /h W=103.1kmol/h）1.塔顶出料管直径低压气体在管道里中常用流速范围为8—15m/s，取蒸汽流速为由GB8163-87，选用热轧无缝钢管2.回流管直径由GB8163-87，选用热轧无缝钢管3.进料管直径采用强制进料，取由GB8163-87，选用热轧无缝钢管4.馏出液管直径取由GB8163-87，选用热轧无缝钢管九、设计总结这学期学院为我们08级过程装备与控制工程专业开设了《化工原理》这门课程，学习了流体流动、流体输送、传热、吸收、蒸馏和干燥等内容，同时在期末的时候又安排了这次课程设计，使用学到的知识来完成一项任务，既考验了同学们对《化工原理》课程的掌握情况，又实际动手设计了一番相对于其他同样学习《化工原理》的专业而言，他们就没有课程设计这一说，可见学院对我们专业的要求更严、更高。
这次化工原理课程设计，以小组的形式进行，每个老师带着大约一二十个学生，且每个老师所做的课题不一样，有喷雾干燥设计，有精馏塔设计等在设计过程中，需要查阅相关的资料、文件，部分与设计相关内容需要自学，这样不仅使学到的知识更多，也提高了学生的动手和动脑能力 我有幸被分在夏素兰老师这组，跟着她一起做浮阀精馏塔的设计，从分过组后，老师就立即开始跟我们讲设计的相关内容，以及怎样进行设计，讲得很多，也讲了很久，但是可能是当时同学们都没有开始复习，所以对有些知识还是不很清晰记得很清楚，当时老师一直讲到十二点多了，同学们早已没有了听课的兴趣，而老师还是精神饱满，最后老师交待了一番才结束其后，老师又通知了一次设计答疑，讲了一些设计中应该注意的问题及某些数据的取值从分过组后，自己就开始着手弄课程设计，那时已经没有课了，但是还有《化工原理》没有考呢，自己天天就是一半时间用来复习，一半时间提着电脑去自习室弄设计直到考完试，才一心用在设计上在设计的过程中，自己学到了很多，也学会了用excel、word、CAD等来进行计算、画图在处理数据上，需要进行多次调整，以达到要求，一次次的改数据、验算其中也遇到了一些问题，并请教了老师，也与同组成员进行讨论。
在这次设计中，自己花了很多时间，但是却很值得，在别人去耍的时间里，自己能够安心弄设计，也充分利用了这段时间自己学到很多，不仅是知识的深化，更是处理问题的态度和严谨的科研精神面对大量的数据，要有足够的耐心，遇到问题，要及时解决，严谨、细致、科学，这才是一个设计者所应具有的课程设计让我看到了以后就业的景象，更坚定了自己成为一名高级工程师的信念 十、参考文献【1】[《化工原理（上册）》和《化工原理（下册）》 叶世超 夏素兰 易美桂等编 科学出版社【2】《化工原理——传质与分离技术分册》 张洪流主编 国防工业出版社【3】《化工手册》【4】《化工原理课程设计》。