丙酮-水化工原理课程设计.doc

1、设计方案简介

1、1设计方案得确定

本设计任务为分离丙酮—水混合物提纯丙酮,采用连续精馏塔提纯流程。设计中采用泡点进料,将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝,冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，回流比较小，故操作回流比取最小回流比得1、5倍.塔釜采用直接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐.

1、2操作条件与基础数据

进料中丙酮含量（质量分率）35%;

产品中丙酮含量（质量分率）9９％；

塔釜中丙酮含量（质量分率）不大于0、０4；

进料量F=20００kｇ／h；

操作压力塔顶压强为常压

进料温度泡点;

1、3工艺流程图

图1:精馏装置流程示意图

２、精馏塔得物料衡算

２、1原料液及塔顶、塔底产品得摩尔分率

丙酮得摩尔质量MＡ=5８、08kg/ｋmol

水得摩尔质量ＭB=１8、０2kg/kmol

xＦ==０、143

xD==0、96８

xＷ==0、0１3

２、2原料液及塔顶、塔底产品得平均摩尔质量

MF=0、１4３×5８、08+（1-０、１4３）×18、02＝2３、75kg/kｍol

MD=０、968×５8、08+（１-0、96８)×18、02=5６、80kg／kmol

MW＝0、０13×58、08+(1-0、013）×18、02=１8、５4ｋg／kｍｏl

2、３物料衡算

原料进料量为2000kg/h

F=200０/27、51=72、７0ｋmol/h

总物料衡算72、70=D+Ｗ

丙酮得物料衡算７2、70×0、1４３＝0、968Ｄ+0、013W

联立解得D＝9、90

W=62、80

３、塔板数得确定

3、1理论塔板数NＴ得求取

3、１、1求最小回流比及操作回流比

丙酮—水就是非理想物系，先根据丙酮—水平衡数据(见下表1）,绘出平衡线，如下图所示。

表1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

由表１数据可作出t－y（x)图如下

由表1数据作出相平衡y—x线图

由,得

由表计算得:

α１=3８、31

α8＝5、7１

α2＝34、5８

α9=4、２0

α３=32、35

α10=3

α4＝27、59

α11＝２、１８

α5=17、39

α12＝１、6０

α６=11、56

α１3=1、３3

α7=7、９９

α14=1、２０

所以α＝=7、055

得出相平衡方程：y＝

泡点进料，所以q=１,xe=ｘF=0、14３

代入相平衡方程,得到ye＝0、54１

所以Rmiｎ1、０73

初步取实际操作回流比为理论回流比得1、5倍

即R=1、5Rｍiｎ=１、5×1、07３=1、６１

3、1、２求精馏塔得气、液相负荷

Lkmｏl/ｈ

Vｋｍol/h

Lkｍol/h

Vｋｍoｌ/h

3、1、3求操作线方程

精馏段操作线方程为

y

提馏段操作线方程为

y

3、1、4捷算法求理论板层数

求最少理论塔板数Nmin与Nminl

Nmiｎ

Nｍinl

捷算法求理论塔板数

由

解得N=１3、5(包括再沸器)，取１4块

根据式

得,取10块

所以加料板可设在第１0块。

3、２求取塔板得效率

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）x1=0、８1

设丙酮为A物质,水为Ｂ物质

所以第一块板上:xA=0、８１xB=0、19

可得:

(加料板）xF＝0、14３yF＝0、541

假设物质同上：