丙酮-水化工原理课程设计

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1、35%；99%；不大于0.04；F=2000kg/h；塔顶压强为常压泡点；1.设计方案简介1.1设计方案的确定本设计任务为分离丙酮一水混合物提纯丙酮，采用连续精馏塔提纯流程。设计屮采用泡点进料，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iHj流比取最小lH

2、流比的1.5倍。塔釜釆用直接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。1.2操作条件和基础数据进料中丙酮含量（质量分率）产

3、品中丙酮含量（质量分率）塔釜中丙酮含量（质量分率）进料量操作压力进料温度图1:精馏装罝流程示意图1.精馏塔的物料衡算2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率丙酮的摩尔质量Ma=58.Q3kg/kmol水的摩尔质量Mb=18.Q2kg/kmoXf0.35/58.080.35/58.08+0.65/18.02=0.143Xd0.99/5&080.99/58.08+0.01/!&02=0.968Xw0.04/58.080.04/58.08+0.96/18.02=0.0132.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质

4、量MF=O.143X58.08+(1-0.143)X18.02=23.75々g/hm?/Md=0.968X58.08+(1-0.968)X18.02=56.8(Ug/?bw/Mw=0.013X58.08+(1-0.013)X18.02=18.54女g/hrn;/2.3物料衡算原料进料量为2000kg/hF=2000/27.51=72.70々腳///?总物料衡算丙酮的物料衡算联立解得72.70=D+W72.70X0.143=0.968D+0.013WD=9.90W=62.801.塔板数的确定3.1理论塔板数

5、7W的求取3.1.1求最小回流比及操作回流比丙酮-水是非理想物系，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丙酮一水系统t一x—y数据沸点tTC丙酮摩尔数Xy10000920.010.27984.20.0250.4775.60.050.6366.90.10.75462.40.20.81361.10.30.83260.30.40.84259.80.50.85159.20.60.86358.80.70.87558.20.80.89757.40.90.93556.90.950.96256.7

6、0.9750.97956.511由表1数据可作出t-y(x)图如下t-y(x)V(x)由表1数据作出相平衡y-x线阁00.10.70.80.9a=y(X-°x(y-1)由表计算得：ai=38.3108=5.7102=34.5809=4.20□3=32.35aio=304=27.59an=2.18□5=17.39ai2=1.6006=1156ai3=1.33(37=7.99ai4=1.20所以ua广a,•a得出相平衡方程：y~-由ax1+(a—1)x=7.0557.055x+6.055x泡点进料，戶斤以q=

7、l，Xe=XF=0.143代入相平衡方程，得到ye=0.54l所以ininye_0.968-0.541xe一0.541-0.1431.073初步取实际操作冋流比为理论冋流比的1.5倍即R=1.5R.in=1.5X1.073=1.613.1.2求精馏塔的气、液相负荷L=RD=1.61x9.90=15.94kmol/hV=("+1)/?=(1.61+1)x9.90=25.84kmol/hL=Z4-F=15.94+72.70=88.64kmol/hV==25.84kmol/h3.1.3求操作线方程精馏段操作线方

8、程为jn1Q4QQOy=-x+-xf)=——%+——x0.968=0.617%+0.371VV!)25.8425.84提馏段操作线方程为.l，ry=x:88.64x25.8462.8025.84x0.013=3.43y-0.03163.1.4捷算法求理论板层数求最少理论塔板数L和NEinl1-Xlg0.9681T0.9681-0.0130.013/lg7.055=3.96Nmini=lg捷算法求理论塔板数X=R■Rmin_xl?/lga=lg0.9681一0.968Y1-0.143•人0.143/lg7.

9、055=2.661.61-1.0731.61+10.2060.75(l-X0-5668)=0.75(l-0.2060b5668)=0.658NminN-3.96N+10.658解得N=13.5（包括再沸器），取14块根据式min得N,=N=9.07，取10块Nmin所以加料板可设在第10块。3.2求取塔板的效率用奥康奈尔法（）对全塔效率进行估算：根据丙酮一水系统t一x（y）图可以查得：tD=56.5°C（塔顶第一块板）xD=0