醋酸-水溶液连续精馏

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1、课程设计任务书课程名称:化工原理课程设计设计题目：醋酸-水溶液连续精馏院系：化学工程与食品科学学院学生姓名：学号：专业班级：指导教师：2012年6月20日目录一……………………………………摘要二………………………………设计条件三………………………设计方案的确定四……………………精馏塔的物料衡算五…………………………塔板数的确定六……………………………精馏塔的工艺条件及物性数据的计算七……………………………精馏塔的塔体工艺尺寸计算八……………………………塔板主要工艺尺寸计算九…………………塔板的流体力学验算十……………………塔板负荷性能曲线十一………

2、……………………对设计过程的评述和相关问题的讨论一、摘要醋酸学名乙酸，分子式C2H4O2，醋酸是一种重要的基本有机化工原料，主要用于制取醋酸乙烯单体（VCM）、醋酸纤维、醋酐、对苯二甲酸、氯乙酸、聚乙烯醇、醋酸酯及金属醋酸盐等。此外，在染料、医药、农药及粘合剂、有机溶剂等方面有着广泛的用途，是近几年来发展较快的重要的有机化工产品之一。因此醋酸的提纯对我们的生产生活有着比较重大的意义。二、设计条件1、处理量：2.5万吨/年2、料液浓度：0.70（摩尔分数）3、产品浓度：0.99（摩尔分数）4、釜液中醋酸含量：0.05（摩尔分数）5、每年实际生产时间：

3、7200小时/年6、操作条件：塔顶压强4kPa,塔底加热蒸汽压力0.5MPa,单板压降不大于0.7kPa，连续精馏，泡点进料,回流比为最小回流比的2倍。7、塔板类型：筛板或浮阀塔板（F1型）三、设计方案的确定本设计任务为分离水—醋酸混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏分离。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。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用直接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。四、精馏塔的物料衡算1、原料液及塔顶、塔

4、底产品的摩尔产率水的摩尔质量：ＭA=18kg/kmol醋酸的摩尔质量：Ｍa=60kg/kmolXF=0.70若转化为质量分数则为XF=0.886XD=0.99若转化为质量分数则为XD=0.997XW=0.05若转化为质量分数则为XW=0.1492、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量MF=0.3×18+0.7×60=47.4kg/kmolMD=0.01×18+0.99×60=59.58kg/kmolMW=0.95×18+0.05×60=20.1kg/kmol3、物料衡算由于一年需处理2.5万吨,那么进料量应为：2.5x107÷7200=3272kg

5、/h,而原料液的平均摩尔质量为47.4kg/kmol，那么F=3272÷47.4=73.25kmol/h总物料衡算：73.25=D+W醋酸物料衡算：73.25×0.7=0.99×D+0.05×W联立解得：D=50.65kmol/hW=22.60kmol/h五、塔板数的确定1、理论塔板层数NT的求解醋酸-水属于理想物系，可以采用图解法求理论板层数①由手册查得醋酸-水物系的气液平衡数据，绘出x-y图②求最小回流比及操作回流比采用作图法求最小回流比。自点（0.70,0.70）作垂线即为进料线（q线）该线与平衡线的交点坐标为：yq=0.77Xq=0.64又

6、由书中公式可知===0.63故最小回流比为：Rmin=1.7R=2Rmin=2×1.7=3.4③求精馏塔的气、液相负荷L=RD=3.4×50.65=172.21kmol/hV=(R+1)D=(3.4+1)×50.65=222.86kmol/hL′=L+F=172.21+73.25=245.46kmol/hV′=V=222.86kmol/h④求操作线方程精馏段操作线方程为：yn+1=xn+xD=0.773xn+0.227xD提馏段操作线方程为：ym+1′=xm′—xW=1.1014xm′—0.00507⑤逐板法求理论板数：对于精馏段由于y1=xD=0

7、.99由相关手册查得相对挥发度为2.05而板上的气液平衡关系为y=那么x1=0.98由精馏段操作线方程可以知道：y2=x1+所以y2=0.98同样的方法求得：x2=0.96y3=0.967x3=0.935y4=0.947x4=0.897y5=0.918x5=0.845y6=0.878x6=0.778y7=0.826x7=0.698由于x7=0.698﹤xF=0.70,因此精馏段所需理论板层数为6层，第7层为加料板对于提馏段：其操作线方程为ym+1′=1.1014xm′－0.00507由于x1′=x7=0.698则y2′=1.1014×0.698－0

8、.00507=0.7637由气液平衡关系式可知x2′=0.612则y3′=0.669同理可知：x3′=0.496y4′=0