(高质)丙酮-水溶液筛板精馏塔设计.docVIP

化工原理课程设计 PAGE 35 34 河南科技学院化工原理（下）课程设计 题题目： 处理量为7万吨/年丙酮和水体系精馏分离板式塔设计 学 院：化学化工学院 专 业：化工105 姓 名：胡勐豪 指导教师：乔梅英 第一部分 设计概述 一 、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: 生产能力：70000吨/年（料液） 年工作日：7200小时 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： 自选 三 、设计内容 1?、?????? 确定精馏装置流程，绘出流程示意图。 2?????、?? 工艺参数的确定 基础数据的查取及估算，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。塔顶上升蒸气采用全冷凝后，部分回流，其余作为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。塔釜采用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，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。 丙酮—水混合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汇合后，逐板溢流，最后流入塔底。在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。 流程示意图如下图 图1：精馏装置流程示意图 第二部分 塔的工艺计算 一.进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 酮的摩尔质量 =58.08 Kg/kmol 水的摩尔质量 =18.02 Kg/kmol 平均摩尔质量 M=0.093758.08+（1-0.0937）18.02=21.774 kg/kmol M= 0.96858.08+ (1-0.968) 18.02=56.798 kg/kmol M=0.0062958.08+（1-0.00629）18.02=18.272 kg/kmol 原料处理量 kmol/h 最小回流比 去操作回流比为 二、全塔物料衡算与操作方程 (1)全塔物料衡算 446.51=D+W 丙酮物料衡算 446.510.0937=0.968D+0.00629W 联立解得 D=35.6743.48 kmol/h W=430.8366 kmol/h kmol/h L=RD=1.3535.67=58.698 kmol/h (2) 操作方程 精馏段操作线方程： 利用图解法求理论班层数，可得： 总理论板层数 10块 ，进料板位置 实际板层数的求取 精馏段实际板层数 N‘=17 提馏段实际板层数N“=7 三、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—水系统t—x(y)图可以查得： (塔顶第一块板) 设丙酮为A物质，水为B物质 所以第一块板上： 可得： (加料板) 假设物质同上： 可得： (塔底) 假设物质同上： 可得： 所以全塔平均挥发度： 精馏段平均温度： 查前面物性常数（粘度表）：61.85 时， 所以 查85时，丙酮-水的组成 所以 同理可得：提留段的平均温度 查表可得在83.6时 五、精馏塔主题尺寸的计算 1 精馏段与提馏段的汽液体积流量 精馏段的汽液体积流量 整理精馏段的已知数据列于表3(见下页)，由表中数据可知： 液相平均摩尔质量：M=(21.7474+56.79