丙酮-水连续精馏浮阀塔的设计

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1、华南理工大学课程设计说明书课程设计报告书丙酮-水连续精馏浮阀塔的设计学院化学与化工学院专业化学工程与工艺学生姓名学生学号指导教师课程编号课程学分3起始日期2014.12.3033华南理工大学课程设计说明书教师评语教师签名：日期：成绩评定备注33华南理工大学课程设计说明书目录目录III第1部分设计任务书51.1设计题目：丙酮-水连续精馏浮阀塔的设计51.2设计条件51.3设计任务5第2部分设计方案及工艺流程图62.1设计方案62.2工艺流程图6第3部分设计计算与论证73.1精馏塔的工艺计算73.1.1全塔物料衡算73.1.2实际回流比83.1.3理论塔板数确定83.1.4实际塔板

2、数确定93.1.5塔的工艺条件及有关物性数据计算103.1.6塔的塔体工艺尺寸计算133.2塔板工艺尺寸的计算163.2.1溢流装置计算163.2.2塔板布置及浮阀排列173.3塔板的流体力学性能的验算213.3.1阻力计算213.3.2液泛校核2133华南理工大学课程设计说明书3.3.3雾沫夹带223.3.4雾沫夹带验算233.4塔板负荷性能图243.4.1精馏段塔板负荷性能计算过程243.4.2提馏段塔板负荷性能计算过程253.5接管尺寸的确定273.5.1液流管273.5.2蒸气接管273.6附属设备283.6.1冷凝器283.6.2原料预热器283.6.3塔釜残液冷凝器

3、293.6.4冷却器293.7塔的总体结构303.7.1人孔及手孔303.7.2封头303.7.3裙座303.7.4塔高303.7.5壁厚31第4部分设计结果汇总32第5部分小结与体会34第6部分参考资料3433华南理工大学课程设计说明书第1部分设计任务书1.1设计题目：丙酮-水连续精馏浮阀塔的设计1.2设计条件在常压操作的连续精馏浮阀塔内分离丙酮-水混合物。生产能力和产品的质量要求如下：任务要求(工艺参数)：1.塔顶产品(丙酮)：3.0t/hr,xD=0.98(质量分率)2.塔顶丙酮回收率：η=0.99(质量分率)3.原料中丙酮含量：质量分率=(4.5+1*33)%=37.5

4、%4.原料处理量：根据1、2、3返算进料F、xF、W、xW5.精馏方式：直接蒸汽加热操作条件：①常压精馏②进料热状态q=1③回流比R=3Rmin④加热蒸汽直接加热蒸汽的绝对压强1.5atm冷却水进口温度25℃、出口温度45℃，热损失以5%计⑤单板压降≯0.7kPa1.3设计任务1.确定双组份系统精馏过程的流程，辅助设备，测量仪表等，并绘出工艺流程示意图，表明所需的设备、管线及有关观测或控制所必需的仪表和装置。2.计算冷凝器和再沸器热负荷。塔的工艺设计：热量和物料衡算，确定操作回流比，选定板型，确定塔径，塔板数、塔高及进料位置3.塔的结构设计：选择塔板的结构型式、确定塔的结构尺寸

5、；进行塔板流体力学性能校核（包括塔板压降，液泛校核及雾沫夹带量校核等）。4.作出塔的负荷性能图，计算塔的操作弹性。5.塔的附属设备选型,计算全套装置所用的蒸汽量和冷却水用量，和塔顶冷凝器、塔底蒸馏釜的换热面积，原料预热器的换热面积与泵的选型，各接管尺寸的确定。33华南理工大学课程设计说明书第2部分设计方案及工艺流程图2.1设计方案本设计任务为分离丙酮-水二元混合物。对于该非理想二元混合物的分离，应使用连续精馏。含丙酮37.5%（质量分数）的原料由进料泵输送至高位槽。通过进料调节阀调节进料流量，经与釜液进行热交换温度升至泡点后进入精馏塔进料板。塔顶上升蒸汽使用冷凝器，冷凝液在泡点

6、一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。该物系属于易分离物系（标况下，丙酮的沸点56.2°C），塔釜为直接蒸汽加热，釜液出料后与进料换热，充分利用余热。2.2工艺流程图33华南理工大学课程设计说明书第3部分设计计算与论证3.1精馏塔的工艺计算3.1.1全塔物料衡算3.1.1.1原料液、塔顶及塔底产品的摩尔分数丙酮（）的摩尔质量：水（）的摩尔质量：MB=18.015kg/kmol则各部分的摩尔分数为：3.1.1.2原料液、塔顶及塔底产品的平均摩尔质量3.1.1.3塔顶产品物质的量D=WD/MD（3.7）3.1.1.4物料衡算总物料衡算（直接蒸汽加热）：F=W+D（3.8）

7、轻组分（丙酮）衡算：回收率计算：η=DxD/FxF(3.10)求解得到：F=325.8745kmol/hD=53.9504kmol/hW=271.9241kmol/hxD=0.9383xW=0.xF=0.15693.1.2实际回流比33华南理工大学课程设计说明书3.1.2.1最小回流比及实际回流比确定根据101.325KPa下，丙酮-水的汽液平衡组成关系绘出丙酮-水t-x-y和x-y图，泡点进料，所以q=1，q线为过xF=0.1569的竖直线。本平衡具有下凹部分，在相平衡图上过（xD，xD）