化工原理课程设计——精馏塔丙酮水.docx

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1、化工原理课程设计题目90000 吨/年丙酮-水连续精馏塔设计系院材料与化学工程专业*班级*学生姓名*学号*指导教师*职称2023 年 12 月 10 日化工原理设计任务书设计题目：丙酮水二元物料板式精馏塔设计条件：常压：p = 1atm处理量：90000 吨/年进料组成： 25%丙酮，75%水质量分率，下同馏出液组成： XD= 0.965釜液组成：馏出液 99%丙酮，釜液 2%丙酮塔顶全凝器泡点回流回流比：R=1.5Rmin 加料状态：q = 1.0单板压降： 0.7kpa设计任务：完成该精馏塔的工艺设计包括物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计算。画出带把握点的工艺流程图、塔板负荷性能图、精馏塔工

2、艺条件图。写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。摘要利用混合物中各组分挥发力气的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发组分轻组分不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断分别，称该过程为精馏。该过程中，传热、传质过程同时进展，属传质过程把握原料从塔中部适当位置进塔，将塔分为两段，上段为精馏段，不含进料，下段含进料板为提馏段，冷凝器从塔顶供给液相回流，再沸器从塔底供给气相回流。气、液相回流是精馏重要特点。在精馏段,气相在上升的过程中，气相轻组分不断得到精制，在气相中不断地增浓，在塔顶获轻组分

3、产品。在提馏段，其液相在下降的过程中，其轻组分不断地提馏出来，使重组分在液相中不断地被浓缩，在塔底获得重组分的产品，精馏过程与其他蒸馏过程最大的区分，是在塔两端同时供给纯度较高的液相和气相回流，为精馏过程供给了传质的必要条件。供给高纯度的回流，使在一样理论板的条件下，为精馏实现高纯度的分别时，始终能保证确定的传质推动力。所以，只要理论板足够多，回流足够大时，在塔顶可能得到高纯度的轻组分产品， 而在塔底获得高纯度的重组分产品。通过对精馏塔的运算，主要设备的工艺设计计算物料衡算、热量衡算、工艺参数的 选定、设备的构造设计和工艺尺寸的设计计算，可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件及物

4、性参数是合理的，以保证精馏过程的顺当进展并使效率尽可能的提高。本设计是以丙酮水物系为设计物系，以筛板塔为精馏设备分别丙酮和水。筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备，此设计针对二元物系丙酮水的精馏问题进展分析，选取，计算，核算，绘图等，是较完整的精馏设计过程。通过逐板计算得出理论板数 11 块，回流比为 1.3032,算出塔效率为 0.446， 实际板数为 25 块，进料位置为第 7 块，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为 1.2 米，有效塔高 6.6 米。通过浮阀塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。在此次设计中，对塔进展了物料衡算，本次设计过程正常，操作适宜。名目第一局部 设计

5、概述1 、设计题目：1二 、工艺条件:1三 、设计内容1四、工艺流程图1其次局部 塔的工艺计算3一、查阅文献，整理有关物性数据3二、全塔物料衡算与操作方程7三、全塔效率的估算7四、实际塔板数8五、精馏塔主题尺寸的计算101 精馏段与提馏段的汽液体积流量102 塔径的计算123 塔高的计算164 塔板构造尺寸确实定165 弓形降液管176 开孔区面积计算187 筛板的筛孔和开孔率18六、筛板的流体力学验算21 塔板压降22 液面落差2七、塔板负荷性能图41 精馏段塔板负荷性能图42 提馏段塔板负荷性能图7八、精馏塔的主要附属设备。1. 塔顶全凝器设计计算112. 料液泵设计计算 3 管径计算12

6、九、设计结果一览表11十、符号说明15十一、附图1十二、参考文献4十三. 设计小结第一局部 设计概述 、设计题目： 筛板式连续精馏塔及其主要附属设备设计二 、工艺条件:生产力气：90000 吨/年料液 年工作日：300 天原料组成：25%丙酮，75%水质量分率，下同 产品组成：馏出液 99%丙酮，釜液 2%丙酮操作压力：塔顶压强为常压进料温度：泡点进料状况：泡点加热方式：直接蒸汽加热回流比： R/Rmin=1.5三 、设计内容1 确定精馏装置流程，绘出流程示意图。、2 工艺参数确实定、根底数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。3 主要设备的工艺尺寸

7、计算、板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。4 流体力学计算、流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。5 、 主要附属设备设计计算及选型塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。料液泵设计计算：流程计算及选型。四、工艺流程图丙酮水溶液经预热至泡点后，用泵送入精馏塔。塔顶上升蒸气承受全冷凝后，局部回流，其余作为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。塔釜承受间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。精馏装置有精馏塔、原料预热器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔内经屡次局部气化与局部冷凝进展精馏分别，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。丙酮水混合

8、液原料经预热器加热到泡点温度后送入精馏塔进料板，在进料板上与自塔上部下降的的回流液体集合后，逐板溢流，最终流入塔底。在每层板上， 回流液体与上升蒸汽相互接触，进展热和质的传递过程。流程示意图如以以下图图 1：精馏装置工艺流程图其次局部 塔的工艺计算一、查阅文献，整理有关物性数据温度5060708090100水 粘 度mpa0.5920.4690.400.330.3180.248丙 酮 粘度 mpa0.260.2310.2090.1990.1790.160温度5060708090100水 表面67.766.064.362.760.158.4张力丙 酮表19.518.817.716.315.214

9、.31水和丙酮的性质表 1.水和丙酮的粘度面张力表 2.水和丙酮外表张力表 3.水和丙酮密度温度5060708090100相 对 密度0.7600.7500.7350.7210.7100.699水998.1983.2977.8971.8965.3958.4丙酮758.56737.4718.68700.67685.36669.92表 4.水和丙酮的物理性质分子量沸点临界温度 K临界压强 kpa水18.02100647.4522050丙酮58.0856.2508.14701.50沸点 t/丙酮摩尔数表 5. 丙酮水系统 txy 数据100xy00920.010.27984.20.0250.4775.60.050.6366.90.10.75462.40.20.81361.10.30.83260.30.40.84259.80.50.85159.20.60.86358.80.70.87558.20.80.89757.40.90.93556.90.950.96256.70.9750.97956.511由以上数据可作出 t-yx图如下由以上数据作出相平衡 y-x 线图