化工单元设备设计(最终版2)

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1、丙酮—水精馏装置设计学院：材料与化工学院专业班级：10化工（2）班学生姓名：黄双邵逊哲王志强王晨林螺旋学生学号：062083093089073指导教师：张德拉李进孙中亮目录一、概述41.1设计依据41.2技术来源41.3设计任务及要求41.3.2设计任务41.3.2设计要求4二、精馏塔计算过程52.1设计方案52.2塔型选择52.3工艺流程简介52.4有关的工艺计算52.4.1丙酮、水相关物性数据52.4.2精馏塔的物料衡算82.4.3物料衡算82.5塔板数的确定92.5.1图解法求理论板数92.5.2实际板数的求取92.6精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算1

2、02.6.1操作压力的计算102.6.2操作温度的计算102.6.3平均摩尔质量的计算102.6.5液相平均表面张力的计算122.6.6液体平均粘度的计算122.7精馏塔工艺尺寸计算132.7.1塔径的计算132.7.2精馏塔有效高度的计算142.8塔板主要工艺尺寸的计算142.8.1溢流装置的计算152.8.2塔板布置162.9筛板的流体力学验算172.9.1塔板压降172.9.2液面落差192.9.3液沫夹带192.9.4漏液192.9.5液泛202.10塔板负荷性能图212.10.1液漏线212.10.2液沫夹带线222.10.3液相负荷下限线232.10

3、.4液相负荷上限线232.10.5液泛线2341三、冷却器计算253.1估算传热面积初选型号253.1.1基本物性数据的查取253.1.2热负荷计算263.1.3确定流体的流径263.1.4计算平均温度差263.1.5选K值，估算传热面积273.1.6初选换热器型号273.2核算压力降283.2.1管程压力降283.2.2壳程压力降293.3核算总传热系数293.3.1管程对流传热系数303.3.2壳程对流传热系数303.3.3污垢热阻313.3.4总传热系数K31四、辅助设备的计算及选型314.1精馏塔314.1.1塔顶封头314.1.2塔顶空间314.1.3

4、塔底空间314.1.4人孔314.1.5进料板处板间距324.1.6塔支座324.1.7塔体总高度324.2管径的选择324.2.1塔顶蒸汽出口管的直径dV324.2.2回流管的直径dR324.2.3进料管的直径dF334.2.4塔底出料管的直径dW334.3泵的选型344.3.1原料液进入精馏塔时的泵的选型344.4储罐选择344.4.1原料储槽344.4.2塔顶产品储槽35五、结果汇总表35六、设计心得39主要符号说明40参考文献4141一、概述塔设备是最常采用的精馏装置，无论是填料塔还是板式塔都在化工生产过程中得到了广泛的应用，在此我们作板式塔的设计以熟悉

5、单元操作设备的设计流程和应注意的事项是非常必要的。1.1设计依据本设计依据于教科书的设计实例，对所提出的题目进行分析并做出理论计算。1.2技术来源目前，精馏塔的设计方法以严格计算为主，也有一些简化的模型，但是严格计算法对于连续精馏塔是最常采用的，我们此次所做的计算也采用严格计算法。1.3设计任务及要求1.3.1设计任务试设计一座丙酮—水连续精馏装置,要求年产纯度为98%(质量百分数)的丙酮26000吨,塔底馏出液中含丙酮不得高于5%(质量百分数),原料液含丙酮36%(摩尔百分数)。1.3.2设计要求（1）精馏塔1）塔顶压力4KPa（表）2）进料热状态自选3)回流

6、比自选4)塔底加热蒸汽压力0.5MPa（表）5)单板压降≤0.7KPa6）全塔效率ET=52%7）塔板类型——筛板或浮阀塔板（F1型）（2）换热器配置于精馏装置中的预热器、冷凝器、冷却器、再沸器等，选一个设计。411）加热介质——饱和水蒸汽0.3MPa（绝）；2）冷却介质——冷却循环水，进口温度30℃，出温度40℃；3）换热器允许压降≯Pa；4）换热器类型——标准型列管式或板式换热器。（3）工作日每年工作300天，每天24小时连续运行。（4）生产厂址海南洋浦工业开发区。二、精馏塔的物料衡算2.1设计方案本课程设计的任务是分离丙酮—水混合物。对于二元混合物的分离，

7、应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底废液直接排放。2.2塔型选择根据生产任务，若按年工作日300天，每天开动设备24小时计算，产品流量为10t/h，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，选用筛板塔。筛板塔结构简单，金属消耗量小，制造及安装方便，塔板具有良好的流体力学与传质性能。2.3工艺流程简介连续精馏装置主要包括精馏塔，蒸馏釜（或再沸器）

8、，冷凝器，冷却器，原料预