丙酮-水精馏分离板式塔设计

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1、河西学院HexiUniversity化工原理课程设计题目:丙酮-水精馏分离板式塔设计学院:化学化工学院专业:化学工程与工艺学号:姓名:徐庭国指导教师:李守博2016年11月29日化工原理课程设计任务书一、设计题目丙酮－水精馏分离板式塔设计二、设计任务及操作条件1.设计任务生产能力（进料量）60000吨/年操作周期7200小时/年进料组成30%（丙酮）（质量分率，下同）塔顶产品组成≥96%（丙酮）塔底产品组成≤5%（丙酮）回流比，自选单板压降≤700Pa冷却水温度30℃2.操作条件操作压力塔顶为常压进料热状态进料温度60℃加热蒸汽0.5MPa(表压)三、设计内容1.设计方案的选择及流程说明2

2、.塔的工艺计算3.主要设备工艺尺寸设计（1）塔径、塔高及塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定4.辅助设备选型与计算5.设计结果汇总6.绘制生产工艺流程图及精馏塔设计条件图7.设计评述河西学院化学化工学院化工课程设计目录1.设计背景与原理11.1精馏塔的设计原理11.2确定设计方案11.3设计原则21.3.1满足工艺和操作的要求21.3.2满足经济的要求21.3.3满足安全生产的要求21.4板式塔的选择31.4.1塔设备的分类31.4.2筛板塔的优缺点32.工艺设计计算32.1设计方案的确定32.2工艺流程图42.3精馏塔的物料

3、衡算42.3.1.料液.塔顶及塔底产品含甲醇的摩尔分率42.3.2.原料液，塔顶及塔底产品的平均摩尔质量42.3.3物料衡算原料处理量42.4塔板数的确定52.4.1理论塔板数的求取52.4.2实际塔板数NT的求取82.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算92.5.1操作压强的计算92.5.2平均摩尔质量计算92.5.3平均密度计算102.5.4液体平均表面张力的计算112.5.5液体平均粘度μLm的计算122.5.6精馏塔气液负荷计算13III河西学院化学化工学院化工课程设计3．精馏塔工艺尺寸设计133.1塔径的计算133.1.3空塔流速153.2精馏塔高度的计算153.2.1.精馏塔

4、的有效高度153.2.2.精馏塔总高度153.3塔板主要工艺尺寸的计算173.3.1溢流装置计算173.3.2塔板布置193.4筛板的流体力学实验算203.4.1气体通过筛板压降相当的液柱高度203.4.2液面落差223.4.3雾沫夹带量的验算223.4.4漏液的验算233.4.5液泛233.5塔板负荷性能图243.5.1精馏段243.5.2提馏段274辅助设备选型与计算304.1接头管设计304.2热量衡算314.2.1加热介质的选择314.2.2冷凝剂的选择314.2.3热量衡算314.3冷凝器的选择334.4再沸器的选择334.5贮罐的计算335操作说明34附录34参考文献35III

5、河西学院化学化工学院化工课程设计致谢36附图37III河西学院化学化工学院化工课程设计丙酮-水混合液筛板精馏塔设计徐庭国摘要：本次设计是针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程。我们对此塔进行了工艺设计，包括它的辅助设备及进出口管路的计算，画出了塔板负荷性能图，并对设计结果进行了汇总。此次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计的精馏装置包括精馏塔，再沸器，冷凝器等设备。本文是精馏塔及其进料预热的设计，分离摩尔分数为0.117的丙酮—水溶液，使塔顶产品丙酮的摩尔含量达到96%，塔底釜液丙酮摩尔分数为5%。综合工艺操作方便、经济及安全等多方面

6、考虑，本设计采用了筛板塔对丙酮-水进行分离提纯，塔板为碳钢材料，求得理论板数为6。塔顶使用全凝器，部分回流。精馏段实际板数为8，提馏段实际板数为11。根据经验式算得全塔效率为0.316实际加料位置在第9块板。塔径为2.0m。通过板压降、漏液、液泛、液沫夹带的流体力学验算，均在安全操作范围内。确定了操作点符合操作要求。关键词：丙酮-水、精馏、图解理论板法、负荷性能图、精馏塔设备结构1.设计背景与原理1.1精馏塔的设计原理精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。蒸汽由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸汽中转移，蒸汽中的难挥发(高沸

7、点)组分不断地向下降液中转移，蒸汽愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸汽进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸汽返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。精馏原理(PrincipleofRectify)蒸馏的基本原理是将液体混合物部分气化,利用其中各