丙酮-水溶液直接蒸汽加热筛板精馏塔设计.doc

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1、.第一部分设计概述一、设计题目：筛板式连续精馏塔及其主要附属设备设计二、工艺条件:生产能力：30000吨/年（料液）年工作日：300天原料组成：25%丙酮，75%水（质量分率，下同）产品组成：馏出液99%丙酮，釜液2%丙酮操作压力：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：自选三、设计内容1 、      确定精馏装置流程，绘出流程示意图。2     、  工艺参数的确定基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。3   、    主要设备的工艺尺寸计算板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。4   

2、 、   流体力学计算流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。5、主要附属设备设计计算及选型塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。料液泵设计计算：流程计算及选型。四、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

3、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：精馏装置流程示意图..第二部分塔的工艺计算一、查阅文献，整理有关物性数据（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

4、19.518.817.716.315.214.3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xy10000920.010.27984.20.0250.4775.60.050.63

5、66.90.10.75462.40.20.81361.10.30.83260.30.40.84259.80.50.85159.20.60.863..58.80.70.87558.20.80.89757.40.90.93556.90.950.96256.70.9750.97956.511由以上数据可作出t-y（x）图如下由以上数据作出相平衡y-x线图..（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=0.093758.08+（1-0.0937）18.02=21.774kg/kmol..M=0.96

6、858.08+(1-0.968)18.02=56.798kg/kmolM=0.0062958.08+（1-0.00629）18.02=18.272kg/kmolkg/kmol最小回流比由题设可得泡点进料q=1则=，又附图可得=0.0937,=0.749。=确定操作回流比：..令=0.6684二、全塔物料衡算与操作方程(1)全塔物料衡算Kmol/hKmol/hKmol/h(2)操作方程精馏段=提馏段=（3）由图可得当R=0.6684时，精馏段与平衡线相切，则即使无穷多塔板及组成也不能跨越切点，切点为（0.854,0.915），则：可解得：=0.8688设=1.7376精馏段操作

7、线方程：..=利用图解法求理论班层数，可得：总理论板层数块，进料板位置三、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：精馏段平均温度：查前面物性常数（粘度表）：61.85时，所以查85时，丙酮-水的组成..所以同理可得：提留段的平均温度查表可得在83.6时四、实际塔板数实际塔板数（1）精馏段：，取整15块，考虑安全系数