化工原理课程设计之精馏.docVIP

1设计概述

1.1设计题目：筛板式连续精馏塔及其主要附属设备设计

1.2工艺条件:

生产能力：10000吨/年（料液）

年工作日：300天

原料组成：50%丙酮，50%水（质量分率，下同）

产品组成：馏出液99.5%丙酮，釜液0.05%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

2塔的工艺计算

2.2全塔物料衡算与操作方程

2.2.1精馏塔的物料衡算

进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数

酮的摩尔质量=58.08Kg/kmol

水的摩尔质量=18.02Kg/kmol

平均摩尔质量

M=0.23758.08+（1-0.237）18.02=27.514kg/kmol

M=0.98458.08+(1-0.984)18.02=57.439kg/kmol

M=0.000558.08+（1-0.0005）18.02=18.040kg/kmol

物料衡算

kmol/h

联立和

解得D=12.15kmol/hW=38.33kol/h

2.2.2塔板数的确定

.求最小回流比及操作回流比

用作图法求最小回流比【2】

由题设可得泡点进料q=1则=，又附图可得=0.237,=0.822。

=

确定操作回流比：

令=0.556

求精馏段的气、液相负荷

L=RD=0.556×12.15=6.76kmol/h

V=(R+1)D=(0.556+1)12.15=18.91kmol/h

L=L+F=6.67+50.48=57.15kmol/h

V=V=18.91kmol/h

操作方程

精馏段

提馏段

画图可知利用此回流比不能求出结果则

求出Rmin=1.889

确定操作回流比：

令=3.778

求精馏段的气、液相负荷

L=RD=3.778×12.15=45.90kmol/h

V=(R+1)D=(3.778+1)×12.15=58.05kmol/h

L=L+F=45.90+50.48=96.38kmol/h

V=V=58.05kmol/h

操作方程

精馏段

提馏段

利用图解法求理论班层数，可得：

总理论板层数NT=18块(包括再沸器)，进料板位置NF=15

2.3全塔效率的估算

用奥康奈尔法()【3】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)xD=0.984y1=0.984x1=0.960

设丙酮为A物质，水为B物质

所以第一块板上：yB=0.032

可得：

(加料板)xF=0.237yF=0.822

假设物质同上：yA=0.822xA=0.237yB=0.178xB=0.763

可得：

(塔底)xW=0.00016yW=0.00027

假设物质同上：yA=0.00027xA=0.00016yB=0.99973xB=0.99984

可得：

所以全塔平均挥发度：

精馏段平均温度tm=(61.86+56.88)/2=59.37℃

查前面物性常数（粘度表）：59.37时，

所以

查85时，丙酮-水的组成

y水=0.551

所以

同理可得：提留段的平均温度℃

查表可得在80.93时

X水=0.964x丙酮=0.036

2.4实际塔板数

实际塔板数【4】

精馏段：，取整30块，考虑安全系数加一块为30块。

提馏段：，取整9块，考虑安全系数加一块，为9块。

故进料板为第31块，实际总板数为39块。

全塔总效率：

2.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算

以精馏段为例计算

2.5.1操作压力计算

精馏段塔顶压强PD=101.325KPa

若取单板压降为0.7,则

进料板压强

精馏段平均压强KPa

2.5.2操作温度计算

位置

进料板

塔顶(第一块板)

摩尔分数

x