年处理16万吨丙酮-水浮阀精馏塔设计计算说明书2024.12.7.docx

设计书

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目录

TOC\o1-3\h\z\u第一部分前言 1

第二部分物性参数计算 3

2.1物料衡算 3

2.1.1原料液及塔顶、塔底的平均摩尔质量 3

2.1.2全塔物料衡算 4

2.1.3回收率计算 4

2.2物性参数计算 4

2.2.1操作温度 6

2.2.2气液相平均摩尔质量计算 7

2.2.3气液相组成计算 8

2.2.4密度计算 9

2.2.5表面张力计算 11

2.2.6粘度的求取 12

2.2.7相对挥发度的求取 14

2.3塔板数的确定 15

2.3.1理论塔层数NT的求取 15

2.3.2理论板数计算 17

2.3.3实际板层数的求取 18

2.3.4操作压力 19

2.3.5气液相体积流量计算 20

2.4物性结果设计汇总表 21

第三部分工艺设计计算 23

3.1塔体工艺尺寸计算 23

3.1.1塔径计算 23

3.1.2精馏塔有效高度计算 26

3.2塔板工艺尺寸计算 26

3.2.1溢流装置的计算 26

3.2.2弓形降液管宽度和截面积 27

3.2.3降液管底隙高度 29

3.3塔板分布 29

3.3.1鼓泡面积求取 29

3.3.2浮阀数目与排列 30

3.4流体力学核算 34

3.4.1塔板压降 34

3.4.2淹塔 35

3.4.3雾沫夹带 36

3.5塔板负荷性能图 37

3.5.1雾沫夹带线 37

3.5.2液泛线 38

3.5.3液相负荷上限 39

3.5.4漏液线 40

3.5.5液相负荷下限 40

第四部分结构设计计算 44

4.1冷凝器的选择 44

4.1.1热负荷Q 44

4.1.2冷却剂用量 44

4.1.3平均温差 44

4.1.4传热系数K 45

4.1.5换热面积 45

4.2再沸器的选择 45

4.2.1热负荷Q 45

4.2.2加热蒸汽用量 46

4.2.3传热系数K 46

4.2.4平均温差 46

4.2.5换热面积 46

4.3进料泵的选择 47

4.4塔附件的计算 48

4.4.1接管 48

4.4.2法兰 50

4.4.3封头 50

4.4.4除沫器 52

4.4.5裙座 52

4.4.6吊柱 52

4.4.7人孔或手孔 53

4.5塔总体高度 53

4.5.1塔顶空间高度 53

4.5.2塔底空间高度 54

4.5.3塔体高度 54

第五部分符号说明 55

第六部分总结 57

参考文献 58

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第一部分前言

精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛的应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同。使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。

本设计任务为分离丙酮-水混合物，由于对物料没有特殊的要求，可以在常压下操作。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料。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。塔底设置再沸器采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。其中由于蒸馏过程的原理是多次进行部分汽化和冷凝，热效率比较低，但塔顶冷凝器放出的热量很多，但其能量品位较低，不能直接用于塔釜的热源，在本次设计中设计把其热量作为低温热源产生低压蒸汽作为原料预热器的热源之一，充分利用了能量。

1.精馏塔的选择

采用浮阀板式塔，浮阀塔于20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内应该最广泛的塔型，特别是在石油、化学工业中使用最普遍，对其性能研究也较充分。

浮阀塔板的特点是在塔板上开有若干大孔（标准孔径为39mm）,每个孔上装有一个可以上下浮