丙酮-水_连续精馏塔地设计

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1、实用标准文案第一部分设计概述1设计题目：丙酮-水连续精馏塔的设计2工艺条件（1）生产能力：17000吨/年（料液）（2）工作日：300天，每天24小时连续运行（3）原料组成：50%丙酮，50%水（质量分率，下同）（4）产品组成：馏出液99.5%的丙酮溶液，塔底废水中丙酮含量0.05%（5）进料温度：泡点（6）加热方式：直接蒸汽加热（7）塔顶压力：常压（8）进料热状态：泡点（9）回流比：自选（10）加热蒸气压力：0.5MPa（表压）（11）单板压降≤0.7kPa。3设计内容1)精馏塔的物料衡算；2)塔板数的确定；3)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；4)精馏塔的塔体工艺尺寸计

2、算；5)塔板主要工艺尺寸的计算；6)塔板的流体力学验算；7)塔板负荷性能图；8)精馏塔接管尺寸计算；9)对设计过程的评述和有关问题的讨论。精彩文档实用标准文案第二部分塔的工艺计算1查阅文献，整理有关物性数据1.1水和丙酮的性质表1.水和丙酮的粘度温度5060708090100水粘度mpa0.5920.4690.400.330.3180.248丙酮粘度mpa0.260.2310.2090.1990.1790.160表2.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、3表3.水和丙酮密度温度5060708090100相对密度0.7600.7500.7350.7210.7100.699水998.1983.2977.8971.8965.3958.4丙酮758.56737.4718.68700.67685.36669.92表4.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表5.丙酮—水系统t—x—y数据沸点t/℃丙酮摩尔数xy10000920.010.27984.20.0250.4775.60.050.6366.90.10.75462.40.20.813

4、61.10.30.83260.30.40.84259.80.50.85159.20.60.86358.80.70.87558.20.80.89757.40.90.93556.90.950.96256.70.9750.97956.511由以上数据可作出t-y（x）图如下（图—1）精彩文档实用标准文案由以上数据作出相平衡y-x线图图—22精馏塔的物料衡算2.1进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数丙酮的摩尔质量=58.08Kg/kmol精彩文档实用标准文案水的摩尔质量=18.02Kg/kmol2.2及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量MF=0.236858.08+（1-0.2368）18.02

5、=27.506kg/kmolMD=0.985658.08+(1-0.9856)18.02=57.442kg/kmolMW=0.0001658.08+（1-0.00016）18.02=18.026kg/kmol2.3物料衡算原料处理量F=（170001000/（30024））/27.5060=85.84kmol/h总物料衡算85.84=D+W丙酮的物料衡算85.840.2368=0.9841D+0.00016W联立解得D=20.65kmol/hW=65.19kmol/h3操作线方程与塔板数的确定3.1理论塔板层数NT的求取丙酮—水可看成理想物系，可采用图解法求取理论塔板数。3.1

6、.1由手册查的丙酮—水物系的气液平衡数据，绘制x-y图，见图-3图-3精彩文档实用标准文案图—43.1.2求最小回流比及操作回流比由题设可得泡点进料q=1则=，又附图可得=0.237,=0.821=（0.984-0.821）/（0.821-0.237）=0.2976确定操作回流比：令=0.5951由图可得R=0.5951时，精馏段与平衡线相交，无法完成设计任务。重新选取回流比当精馏段与平衡线相切时切点为（0.9583,0.9673）（见图-4）可解得：=1.87设=3.743.1.3求精馏塔的气、液相负荷L＝RD＝3.74×20.65＝77.23Kmol/hV＝（R+1）×D＝

7、4.74×20.56＝97.45Kmol/hV′＝V＝97.45Kmol/hL′＝L+F＝77.23+85.84＝163.07Kmol/h3.1.4求操作线方程：精馏段操作线方程=0.789Xn+0.208精彩文档实用标准文案提馏段操作线方程ym+1=1.673Xm－0.00013.1.5利用图解法求理论班理论塔板数层数，可得：图—5总理论板层数NT=19块,进料板位置NF=17块，精馏段为16块，提留段为3块。4全塔效率的估算用奥康奈尔法()对全塔效率进行估算：根据丙酮—水系统t-x-y图