华南理工大学化工原理课程设计书

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1、SouthChinaUniversityofTechnology化工原理课程设计丙酮连续精憾塔的设计设计者谢汶级学号201262361339指导老师江燕斌专业名称化学工程与工艺所属院系化学与化工学院上交日期2015.01.10成绩评定丙酮一水连续蒸馅精憾塔课程任务设计书口录一、设计任务41.1设计题目41.2原始数据41.3设计任务4二、设计方案的选择及流程说明42.1流程说明42.2设计方案5三、工艺参数设计与让算63.1物料衡算63.2操作条件和冋流比73.3实际塔板数及全塔效率计算9四、精馄塔主题尺寸的计算114.1精馆段与提徭段的汽液体积流量114.2塔径的计算134.3塔的有

2、效高度的计算及排板16五、塔板的流体力学验算20六、塔板负荷性能图22七、精谓塔的主要接管尺寸297.1进料管297.2冋流液管297.3釜液出口管307.4塔顶蒸汽管307.5加热蒸汽管30八、塔的辅助设备设计30&1、塔釜液与进料换热器30&2、塔顶冷却器-318.3、再沸器328.4、全凝器32九、塔总体结构339.1塔壁厚选择339.2压力试验339.3塔封头的确定339.4法兰的确定349.5人孔数349.6塔高的计算349.7支座34十、设计结果总览及设备模型3510.1结果总览表3510.2装配图36十一、设计心得及参考文献3911.1设计心得3911.2参考文献39、设

3、计任务1.1设计题口丙酮-水连续精傭浮阀塔的设计1.2原始数据1、塔顶产品(丙O:3.0t/hr,XD=0.98(质量分率)2、塔顶丙酮回收率:n二0.99(质量分率)3、原料中丙酮含量:质量分率=(4.5+1X学号)%=48.5%4、原料处理量:根据1、2、3返算进料F、xF、,xW5、精馆方式:学号单号直接蒸汽加热、双号间接蒸汽,44号为间接蒸汽加热MwfiH=58g/molM水二18g/mol1.3设计任务1、确定全套精憾装置的流程,绘出流程图,表明所需的设备、管线及有关观测或控制所需的仪表和装置。2、精饴塔的工艺设计及结构设计:选定板型,确定塔径、塔高及进料板位置;选择塔板的结

4、构型式、确定塔的结构尺寸;进行塔板流体力学计算(包括塔板压降,淹塔校核及雾沫夹带量校核等)。3、作出塔的操作性能图,计算塔的操作弹性。4、确定与塔身相连的各种管路的直径。5、计算全塔装置所用的,确定每个换热器的面积并进行初步选型,因采用直接蒸汽加热,还需确定蒸汽鼓泡管的形式和尺寸。二、设计方案的选择及流程说明2.1流程说明丙酮■水溶液经预热至泡点后,用泵送入精帼塔。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。塔釜采用直接蒸汽供热,塔底产品经冷却后送入贮槽。精馆装置有精馆塔、原料预热器、冷凝器、釜液冷却器和产胡冷却器等设备。热量口塔釜输入,物料在塔内经多次

5、部分气化与部分冷凝进行精镉分离,由冷凝器和冷却器屮的冷却介质将余热带走。丙酮一水混合液原料经预热器加热到泡点温度后送入精憾塔进料板,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。2.2设计方案2.2.1操作压力丙酮■水混合体系在常压下为液态,R丙酮在常压下的沸点为56.48°C,水在常压下的沸点为100°C,两者沸点相差较大容易分离,但内酮与水会形成共沸物,因此常规精憎塔不能得到无水内酮,根据设计任务可知,产品要求低于丙酮水共沸物的浓度,故可以在常压就实现精帼,高压或真空操作都会引起操作上的其他问题以及

6、设备费用的增加。因此,木设计选用常压操作。2.2.2进料状况进料状况分为低于泡点的冷液体进料、泡点进料、气液混合物进料、饱和蒸汽进料和过热蒸汽进料五种方式。其屮,泡点进料时操作比较容易控制且不受季节气温的影响,此外,泡点进料时精憾段和提憾段的塔径和同,设计和制造比较方便。故木设计的进料方式选用泡点进料。2.2.3塔板选型几种有代表性的溢流式塔板为泡罩塔板、筛板、浮阀塔板。浮阀塔兼有泡罩塔板和筛板的特点,其具有的优点为:生产能力大,操作弹性大,塔板效率高,气体压强以及液而落差较小,塔的造价比较低(浮阀塔的造价一般为泡罩塔的60〜80%,而为筛板塔的120〜130%)。木设计选用F1型浮阀

7、塔板(重阀)。F1型浮阀塔板的结构简单,制造方便,节省材料,性能良好,冃重阀采用厚度2mm的薄板冲制,每阀质量约为33g。尾气yLA冷却器yLA气体新型水吸收-精馅丙酮回收工艺流程吸收塔三、工艺参数设计与计算2.1物料衡算由间接加热及已知数据得:D=3.0x1000x0.98+3,0x1000x0.025818=54.02kzzzo7/h0.98x〃x58x58+(1-x》x18得:Xd二0.93830.485=xFx58xfx58+(1-xQ

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