1 概述
塔设备是实现精馏、吸收、解吸和萃取等化工单元操作的主要设备，它能够使气（或汽）液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。因此，塔设备在化工进程中有时也用来实现气体的冷却、除尘、增湿或减湿等。 最常常利用的塔设备可分为两大类：板式塔和填料塔。另外，还有多种内部装有机械运动构件的塔，例如脉动塔河转盘塔等，则主要用于萃取操作。
板式塔按其塔盘结构，填料塔按所用填料的不同，又各细分为多种塔型。
无论是对何种塔型，除第一要能使气（汽）液两相充分接触，取得较高的传质效率，还希望能综合知足下列要求：
(1) 生产能力大。在较大的气液流速下，仍不致发生大量的雾沫夹带及液泛等破坏正常操作的现象。
(2) 操作稳固，操作弹性大。当塔设备的气液负荷量有较大的波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳固的操作。
(3) 流体流动阻力小，即流体通过塔设备的压力降小。以节省动力消耗，降低操作费用。对于减压蒸馏，较大的压力降还将使系统无法维持必要的真空度。
(4) 结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。
(5) 耐侵蚀，不易堵塞，方便操作、调节和检修。
事实上，任何一种塔形都难以全面知足上述要求，而只能在某些方面具有独特的地方。可是，对于高效率、大生产能力、稳固靠得住的操作和低压降的追求，则推动着塔设备新结构型式的不断出现和进展。
筛板塔是板式塔中较早出现的塔型之一，它综合具有结构简单，制造维修方便，生产能力大（可比浮阀塔大），塔板效率较高，压降小等长处，不足的地
方是操作弹性较小。筛孔也易堵塞，利用曾一度受到限制，可是近几十年来，通过大量工业规模的研究，慢慢掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方式，还开发了大孔径筛板，导向筛板等形式，使筛板塔的不足取得补救，即合理的设计能够保证较高的操作弹性。此刻，筛板塔已经成为生产上最普遍采用的塔型之一。 二元物系精馏用筛板塔的工艺设计，主要包括精馏系统工艺流程的肯定、物料衡算、塔板数的计算、塔结构工艺设计、热量衡算和附属设备的选型计算等项。
2 精馏工艺流程肯定
本设计任务为分离乙醇——水混合物，对于二元混合物的分离采用持续精馏进程，设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点，用泵送入精馏塔内，塔顶蒸汽采用全凝气冷凝，冷凝液在泡点下一部份回流至塔内，剩余部份经产品冷却器后送至储罐，塔釜采用分离式间接蒸汽渐热。（附图1，所需工艺流程）
3、精馏塔的物料衡算
、原料液、馏出液、釜液组成 、原料液组成
已知 水的摩尔质量：M 水=
乙醇摩尔质量：M 乙= 质量分率：ωF = %
摩尔分率： 124
.002
.18)265.01(07.46265.007
.46265
.
01=-+=-+
=水乙乙
M M M x F
F F
筛板塔F ωωω
、馏出液组成
质量分率：ωD =%
摩尔分率：
水
乙乙M M M x D D D
D ωωω-+=1 792.002
.
18907.0107.46907.007.46907.0=-+=）（ 、釜液组成 质量分率：ωW =% 摩尔分率：水
乙乙M M M x W W
W
W ωωω-+=1 00409.002
.180104.0107.460104.007.460104
.0=-+=）（ 、物料衡算
、质量流量
全塔物料横算式：
m F =m D +m W
m F ωF =m D ωD +m w ωw
并已知m F =，代入数据得
8300=m D +mW ⨯=⨯+⨯
联立，解方程得
m D = kg·h-1
m w = kg·h-1
、摩尔流量
原料液的平均摩尔质量
()
()1498.21124.0102.18124.007.461-⋅=-⨯+⨯=-+=kmol kg x M x M M F F F 水乙
原料液的摩尔流量
1
082.386498.218300-⋅===
h kmol M m F F F
全塔物料衡算式：
F=D+W
Fx F =Dx D +Wx w
代入数据：
=D+W
⨯⨯⨯解方程得
D= kmol·h-1
W= kmol·h-1
、体积流量
(1)、进料体积流量
由于采用饱和溶液（泡点）进料，须查ωF =%时，气液混合物的泡点，即当液相组成为时的沸点。
查表[1]，用内插法查适当ωF =%时，饱和溶液进料时进料温度t F = ℃ 查表[2]，用内插法查适当t F = ℃时，水的密度水ρ= kg ·m-3 查表[3]，当t F = ℃时，乙醇的相对密度为 ，因此乙醇的密度乙ρ= 735 kg ·m -3 进料时混合物的密度
水乙
）（ρωρωρF F F -+=11 ()069.893137
.967265.01735265.01=-+= kg·m-3 进料体积流量
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