筛板式连续精馏塔及其主要附属设备设计

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1、一、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：（料液）年工作日：300天原料组成：25%丙酮，75%水（摩尔分率）产品组成：馏出液99%丙酮，釜液1%丙酮（质量分率）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：R/Rmin=1.51.3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

2、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：精馏装置工艺流程图二、塔的工艺计算1.1查阅文献，整理有关物性数据1.1.1水和丙酮的性质水和丙酮的粘度温度5060708090100水粘度mpa

3、0.5920.4690.400.330.3180.248丙酮粘度mpa0.260.2310.2090.1990.1790.160水和丙酮表面张力温度5060708090100水表面张力67.766.064.362.760.158.4丙酮表面张力19.518.817.716.315.214.3水和丙酮密度温度50607080901000.7600.7500.7350.7210.7100.699相对密度水998.1983.2977.8971.8965.3958.4丙酮758.56737.4718.68700.676

4、85.36669.92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18.02100647.4522050丙酮58.0856.2508.14701.50丙酮—水系统t—x—y数据沸点t/℃丙酮摩尔数xy10000920.010.27984.20.0250.4775.60.050.6366.90.10.75462.40.20.81361.10.30.83260.30.40.84259.80.50.85159.20.60.86358.80.70.87558.20.80.89757.40.90.93556.9

5、0.950.96256.70.9750.97956.511由以上数据可作出t-y（x）图如下1.1.2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=0.2558.08+（1-0.25）18.02=28.035kg/kmolM=0.96858.08+(1-0.968)18.02=56.798kg/kmolM=0.0031258.08+（1-0.00312）18.02=18.14kg/kmolKmol/h2.1全塔物料衡算与操作方程2.1

6、.1全塔物料衡算代入数据的：解得：D=50.88Kmol/hW=147.96Kmol/h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：泡点进料，所以：代入数据得：令所以2.1.2操作线方程精馏段=0.756Xn+0.236提馏段：因为泡点进料，所以q=1,且代入数据通过已获得的精馏段和提馏段的操作线方程，进行逐板计算，确定给定条件下完成规定分离要求所需要的理论板数，数据如下表所

7、示：y1=0.968x1=0.915279879y2=0.928138445x2=0.821833611y3=0.85748395x3=0.682422789y4=0.752075767x4=0.52001292y5=0.629278061x5=0.377423531y6=0.521466572x6=0.280153503y7=0.447920942x7=0.224663408y11=#VALUE!X7=0.224663408y12=0.3817981430.180710321y13=0.3066703230.

8、136419582y14=0.2309653630.096870784y15=0.1633656740.065191328y16=0.1092168390.041951461y17=0.0694935630.025979761y18=0.0421935690.01548927y19=0.0242624570.008802458y20=0.0128328710.004621293y21=