q=0，过热蒸气：
q<0。
对于低温干馏，不论D/F（塔顶出料量/进料量）值如何，采用较高的q值为经济；对于高温精馏，当D/F值大时宜采用较小的q值，当D/F值小时宜采用q值较大的气液混合物。
此处已设为q=1
（3）加热方式
蒸馏一般采用简洁蒸气加热，设置再废器，但对塔底产物基本是水，且在低浓度是的相对挥发度较大的体系，也可采用直接蒸气加热。
但由于直接蒸气的加入，对釜内溶液起到一定稀释作用，在进料条件和产品纯度、轻组分收率一定的前提下，釜液浓度相应降低，故需在提馏段增加塔板以达到生产要求。
（4）回流比的选择
由于回流比的大小不仅影响到所需理论板数，还影响到加热蒸气和冷却水的消耗量，以及塔板、塔径、蒸馏釜和冷凝器的结构尺寸的选择，因此，适宜回流比的选择是一个很重要的问题。
R=1.2Rmin
2甲醇精馏生产工艺设计与计算
2.1物料衡算
精馏装置图2-1
已知：
=30.23kg/kmolM甲醇=32.04kg/kmolM水=18.02kg/kmol
进料流量F=Ws=73734.6kg/h甲醇的质量分率Wt=87%水的质量分率Wt=13%摩尔分率单位：
%
进料的摩尔流量F=
=73734.6/30.23=2439.1201kmol/h
甲醇的摩尔分率
Xf=（（87×73734.6/100）/32）/2439.1201=0.82
D=966.2289kmol/hW=1552.1203kmol/hXw=0.67
根据物料衡算方程F=D+W
F×Xf=D×XD+W×Xw
计算出2439.1201×0.82=966.2289×XD+1552.1203×0.67XD=0.994
进料温度tF（1000kpa）tF=107.2°C取泡点进料q=1
塔顶温度为tD=128.1°C
在tF=107.2°C温度下，根据安托因公式计算出甲醇和水的饱和蒸气压，注：
水的安托因常数为A=7.1827B=1722.632C=232.7987
LgP°=A—
式中P°------饱和蒸气压，Kpat-------物系温度，°C
代入数据中，得水的饱和蒸气压P°B=130.652kpa
甲醇的安托因常熟为A=18.5875B=3626.55C=－34.29
LnP°=A—
式中P°------饱和蒸气压，mmHgT-------物系温度，K
代入数据得，甲醇的饱和蒸气压P°A=442.77kpa
2.2回流比确定
由于进料为泡点进料q=1，所以画q线与平衡线交点，用交点坐标x,y求最小回流比。
做图法求最小回流比
α=P°A/P°B=442.77/130.652=3.39
Rmin=XD—Yq/Yq—Xq=994—933.5818/933.5818—820=0.5319
操作回流比可取为最小回流比的1.1～2.0倍，所以取R=1.2Rmin=1.2×0.5319=0.6383
所以，回流比确定为R=0.6383
L=R×D=0.6383×966.2289=617.0337kmol/h
L'=L+q×F=617.0337+1×2439.1201=3056.1538kmol/h
V'=V=1583.2626kmol/h
2.3理论塔板数计算
精馏段操作线方程为y=
x+XD/R+1
截距：
XD/R+1=
=0.6067
连接（XD，XD），（0，XD/R+1）与q线交于d点，连接（Xw,Xw）与d点，得到提馏段操作线，然后，由平衡线与操作线可得精馏塔理论板数，但由于Xw极小，利用作图法画出理论板数，如图所示，梯级数为12块。
因为塔底设有再沸器，所以精馏塔理论半数要比梯级数少1，所以精馏塔理论板数为11块，精馏段为10块，提馏段为1块。
3精馏设备图简介
精馏装置有精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。
塔设备的类型根据塔内气液接触部件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。
图1—带中间再沸器和中间冷凝器的精馏塔
板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，由圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。
广泛应用于精馏和吸收,有些类型（如筛板塔）也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程。
操作时（以气液系统为例），液体在重力作用下,自上而下依次流过各层塔板,至塔底排出；气体在压力差推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。
每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分散到液层中去，进行相际接触传质。
图2—板式塔的结构
1—塔壳体；2—塔板；3—溢流堰；
4—受液盘；5—降液管
填料塔是一类用于气液和液液系统的微分接触传质设备，主要由圆筒形塔体和堆放在塔内对传质起关键作用的填料等组成，用于吸收、蒸馏和萃取，也可用于接触式换热、增湿、减湿和气液相反应过程。
由塔体、填料、填料的压板和支承板、液体分布器和液体再分布器等组成。
图3—填料塔的结构示意图
1—塔壳体；2—液体分布器；3—填料压板；4—填料；
5—液体再分布装置；6—填料支撑板
再沸器用以将塔底液体部分汽化后送回精馏塔，使塔内汽液两相间的接触传质得以进行。
小型精馏塔的再沸器，传热面积较小，可直接设在塔的底部，通称蒸馏釜。
大型精馏塔的再沸器，传热面积很大，与塔体分开安装，以热虹吸式和釜式再沸器最为常用。
热虹吸式再沸器是一垂直放置的管壳式换热器。
液体在自下而上通过换热器管程时部分汽化，由在壳程内的载热体供热。
图4—垂直人热虹吸式再沸器
冷凝器用以将塔顶蒸气冷凝成液体，部分冷凝液作塔顶产品，其余作回流液返回塔顶，使塔内汽液两相间的接触传质得以进行。
最常用的冷凝器是管壳式换热器。
小型精馏塔的冷凝器可安装在精馏塔顶部；大型的冷凝器则单独安装,并设有回流槽,回流液用泵送至塔顶。
总结
在石油炼制石油化工和其他化工生产中，精馏塔是应用极为广泛的传质过程。
其目的是使混合液中的各组分进行分离，使之达到规定的纯度。
精馏塔过程要消耗能量，根据相关数据表明，在石油化工行业的总能耗中，大约有40％一50％消耗在精馏塔过程。
因此可以说精馏塔装置是耗能最大的单元之一。
此外，精馏塔是一个典型的多输入多输出对象，它的通道很多，动态响应缓慢，内在机理复杂，参数间相互关联，各塔的工艺结构千差万别，且对控制要求不断提高。
因此精馏塔的控制极为重要。
参考文献
[1]宋维端，甲醇工学，化学工业出版社。
[2]葛婉华，化工计算，化学工业出版社。
[3]汪镇安，化工工艺设计手册，化学工业出版社。
[4]化工原理（上册），姚玉英主编，天津科学技术出版社。
[5]化工原理（下册），姚玉英主编，天津科学技术出版社。
[6]化工原理课程设计，天津大学化工原理教研室编。
甲醇精馏工艺流程图
甲醇精馏工艺流程图
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