丙酮水连续精馏塔的设计tjuph.doc

第一部分 设计概述 1设计题目工艺条件/年（料液） （2）工作日：300天，每天24小时连续运行 （3）原料组成：50%丙酮，50%水（质量分率，下同） （4）产品组成：馏出液 99.5%的丙酮溶液，塔底废水中丙酮含量0.05% （5）进料温度：泡点 （6）加热方式：直接蒸汽加热 （7）塔顶压力： 常压 （8）进料热状态：泡点 （9）回流比： 自选 （10）加热蒸气压力： 0.5MPa（表压） （11）单板压降 ≤0.7kPa。 3设计内容第二部分 塔的工艺计算 1查阅文献，整理有关物性数据 1.1水和丙酮的性质 表1.水和丙酮的粘度 温度 50 60 70 80 90 100 水粘度mpa 0.592 0.469 0.40 0.33 0.318 0.248 丙酮粘度mpa 0.26 0.231 0.209 0.199 0.179 0.160 表2.水和丙酮表面张力 温度 50 60 70 80 90 100 水表面张力 67.7 66.0 64.3 62.7 60.1 58.4 丙酮表面张力 19.5 18.8 17.7 16.3 15.2 14.3 表3.水和丙酮密度 温度 50 60 70 80 90 100 相对密度 0.760 0.750 0.735 0.721 0.710 0.699 水 998.1 983.2 977.8 971.8 965.3 958.4 丙酮 758.56 737.4 718.68 700.67 685.36 669.92 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 18.02 100 647.45 22050 丙酮 58.08 56.2 508.1 4701.50 表5. 丙酮—水系统t—x—y数据 沸点t/℃ 丙酮摩尔数 x y 100 0 0 92 0.01 0.279 84.2 0.025 0.47 75.6 0.05 0.63 66.9 0.1 0.754 62.4 0.2 0.813 61.1 0.3 0.832 60.3 0.4 0.842 59.8 0.5 0.851 59.2 0.6 0.863 58.8 0.7 0.875 58.2 0.8 0.897 57.4 0.9 0.935 56.9 0.95 0.962 56.7 0.975 0.979 56.5 1 1 由以上数据可作出t-y（x）图如下（图—1） 由以上数据作出相平衡y-x线图 图—2 2精馏塔的物料衡算 2.1进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 丙酮的摩尔质量 =58.08 Kg/kmol 水的摩尔质量 =18.02 Kg/kmol 2.2及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 MF=0.236858.08+（1-0.2368）18.02=27.506 kg/kmol MD= 0.985658.08+ (1-0.9856 )18.02=57.442 kg/kmol MW=0.0001658.08+（1-0.00016）18.02=18.026 kg/kmol 2.3物料衡算 原料处理量 F=（170001000/（30024））/27.5060=85.84 kmol/h 总物料衡算85.84=D+W 丙酮的物料衡算85.840.2368=0.9841D+0.00016 W 联立解得 D=20.65 kmol/h W=65.19 kmol/h 3操作线方程与塔板数的确定 3.1理论塔板层数NT的求取 丙酮—水可看成理想物系，可采用图解法求取理论塔板数。 3.1.1由手册查的丙酮—水物系的气液平衡数据，绘制x-y图，见图-3 图-3 图—4 3.1.2求最小回流比及操作回流比 由题设可得泡点进料q=1则= ，又附图可得=0.237, =0.821 =（0.984- 0.821 ）/（0.821-0.237 ）= 0.2976 确定操作回流比： 令=0.5951 由图可得R=0.5951时，精馏段与平衡线相交，无法完成设计任务。重新选取回流比当精馏段与平衡线相切时切点为（0.9583,0.9673）（见图-4） 可解得：=1.87 设=3.74 3.1.3求精馏塔的气、液相负荷 L＝RD＝3.74×20.65＝77.23 Kmol/h V＝（R+1）=0.789Xn+0.208 提馏段操作线方程 ym+1=1.673Xm－0.0001 3.1.5利用图解法求理论班理论塔板数层数，可得： 图—5 总理论板层数NT=19块,进料板位置NF=17块，精馏段为16块，提留段为3块。 4全塔效率的估算 用奥康奈尔法()对全塔效率进行估算： 根据丙酮—水系