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1、化工原理课程设计12020年4月19日化工原理课程设计任务书生产能力:11700t/年年工作日:300天进料组成0.55馏出液组成0.98釜液组成0.035(以上均为摩尔分率)压力:常压进料加料热状况q=1.0塔顶全凝器泡点回流回流比1.9Rmin单板压降≤0.7kPa文档仅供参考一．概要1.精馏与塔设备简介蒸馏是分离液体混合物的一种方法,是传质过程中最重要的单元操作之一,蒸馏的理论依据是利用溶液中各组分蒸汽压的差异,即各组分在相同的压力、温度下,其探发性能不同(或沸点不同)来实现分离目的。在工业中,广泛应用精馏方法分离液体混合物,从石油工业、酒精工业直至焦油分
2、离,基本有机合成,空气分离等等,特别是大规模的生产中精馏的应用更为广泛。蒸馏按操作可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏等多种方式。按原料中所含组分数目可分为双组分蒸馏及多组分蒸馏。按操作压力则可分为常压蒸馏、加压蒸馏、减压(真空)蒸馏。另外,按操作是否连续蒸馏和间歇蒸馏。2.筛板塔在十九世纪初已应用与工业装置上,但由于对筛板的流体力学研究很少,被认为操作不易掌握,没有被广泛采用。体系介绍甲醇－水体系汽液平衡数据(101.325kPa):表2-------1x00.05310.07670.09260.12570.13150.16740.18180.20830.
3、2319y00.28340.40010.43530.48310.54550.55850.57750.62730.6485t/℃10092.990.388.986.685.083.282.381.680.2x0.28180.29090.33330.35130.46200.52920.59370.68490.77010.87411.00y0.67750.68010.69180.73470.77560.79710.81830.84920.89620.91941.00t/℃78.077.876.776.273.872.771.370.068.066.964.7甲醇、水密
4、度、粘度、表面张力在不同温度下的值:表2-------25060708090100ρ甲醇760751743734725716ρ水988.1983.2977.8971.8965.3958.4μ甲醇0.3500.3060.2770.2510.22532020年4月19日文档仅供参考μ水0.4790.4140.3620.3210.288σ甲醇18.7617.8216.9115.8214.89σ水66.264.362.660.758.8二、设计说明书蒸馏过程按操作方式的不同,分为连续蒸馏和间歇蒸馏两种流程。连续蒸馏具有生产能力大,产品质量稳定等优点,工业生产中以连续蒸馏
5、为主。间歇蒸馏具有操作灵活、适应性强等优点,但适合于小规模、多品种或多组分物系的初步分离。故分离苯-甲苯混合物体系应采用连续精馏过程。蒸馏是经过物料在塔内的多次部分气化与多次部分冷凝实现分离的,热量自塔釜输入,由冷凝器和冷却剂中的冷却介质将余热带走。塔顶冷凝装置可采用全凝器、分凝器-全凝器两种不同的设置。工业上以采用全凝器为主,以便准确控制回流比。三．设计计算书1.设计参数的确定1.1进料热状态根据设计要求,泡点进料,q＝1。1.2加热方式精馏塔的设计中多在塔底加一个再沸器以采用间接蒸汽加热以保证塔内有足够的热量供应;由于甲醇-水体系中,甲醇是轻组分由塔顶冷凝器
6、冷凝得到为重组分由塔底排出。因此本设计应采用再沸器提供热量,采用3kgf/cm2(130℃)间接水蒸汽加热。,水温度42020年4月19日文档仅供参考1.3塔顶冷凝水的选择采用深井水,温度t＝12℃1.4回流比(R)的选择实际操作的R必须大于Rmin,但并无上限限制。选定操作R时应考虑,随R选值的增大,塔板数减少,设备投资减少,但因塔内气、液流量L,V,L’,V’增加,势必使蒸馏釜加热量及冷凝器冷却量增大,耗能增大,既操作费用增大。若R值过大,即气液流量过大,则要求塔径增大,设备投资也随之有所增大。其设备投资操作费用与回流比之间的关系如下图所示。总费用最低点对
7、应的R值称为最佳回流比。设计时应根据技术经济核算确定最佳R值,常见的适宜R值范围为:R＝(1.2～2)Rmin。2.理论塔板数的计算、实际板数的确定及热量衡算2.1理论板数计算2.1.1物料衡算已知进料量为11700t/年,进料组成XF＝0.55,进料q＝1一天以24小时计,则每小时的产量为1625kg/小时,化为摩尔量为Xf=//////////////////////////////////////////////////////设计要求:XD＝0.98,Xw=0.035衡算方程:52020年4月19日
