丙酮-水溶液直接蒸汽加热筛板精馏塔设计

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1、化工原理课程设计目录第一部分设计概述3一、设计题目：3二、工艺条件:3三、设计内容3四、工艺流程图3第二部分塔的工艺计算5一、查阅文献，整理有关物性数据5二、全塔物料衡算与操作方程9三、全塔效率的估算10四、实际塔板数11五、精馏塔主题尺寸的计算121精馏段与提馏段的汽液体积流量122塔径的计算143塔高的计算184塔板结构尺寸的确定185弓形降液管196开孔区面积计算207筛板的筛孔和开孔率21六、筛板的流体力学验算221塔板压降222液面落差22七、塔板负荷性能图241精馏段塔板负荷性能图242提馏段塔板负荷性能图27八、精馏塔的主要附属设备301.塔顶全凝器设计计算302.

2、料液泵设计计算31九、设计结果一览表33十、符号说明34十一、参考文献1十二、设计小结233化工原理课程设计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

3、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    、   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

4、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—33化工原理课程设计水混合液原料经预热器加热到泡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33化工原理课程设计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mpa0.260.2310.2090.1990.1790.1

5、60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

6、统t—x—y数据沸点t/℃丙酮摩尔数xy10000920.010.27984.20.0250.4775.60.050.6366.90.10.75462.40.20.81361.10.30.83260.30.40.84259.80.50.85159.20.60.86333化工原理课程设计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33化工原理课程设计（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

7、的摩尔质量=18.02Kg/kmol平均摩尔质量33化工原理课程设计M=0.093758.08+（1-0.0937）18.02=21.774kg/kmolM=0.96858.08+(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。33化工原理课程设计=确定操作回流比：令=0.6684二、全塔物