丙酮和水连续精馏浮阀塔设计说明书.docx

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1、丙酮和水连续精馏浮阀塔设计说明书一、设计任务1.1设计题目丙酮-水连续精馏浮阀塔的设计1.2原始数据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×学号)%=48.5%4、原料处理量：根据1、2、3返算进料F、xF、W、xW5、精馏方式：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M丙酮=58g/molM水=18g/mol1.3设计任务1、确定全套精馏装置的流程，绘出流程图，表明所

2、需的设备、管线及有关观测或控制所需的仪表和装置。2、精馏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，用泵送入精馏塔。塔

3、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，物料在塔经多次部分气化与部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—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。2.2设计方案2.

4、2.1操作压力丙酮-水混合体系在常压下为液态，且丙酮在常压下的沸点为56.48℃，水在常压下的沸点为100℃，两者沸点相差较大容易分离，但丙酮与水会形成共沸物，因此常规精馏塔不能得到无水丙酮，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馏，高压或真空操作都会引起操作上的其他问题以及设备费用的增加。因此，本设计选用常压操作。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。其中，泡点进料时操作比较容易控制且不

5、受季节气温的影响，此外，泡点进料时精馏段和提馏段的塔径相同，设计和制造比较方便。故本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，气体压强以及液面落差较小，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％）。本设计选用F1型浮阀塔板（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，且重阀采用厚度2mm的薄板冲制

6、，每阀质量约为33g。新型水吸收-精馏丙酮回收工艺流程三、工艺参数设计与计算3.1物料衡算由间接加热及已知数据得：得:xD=0.9383得：xF=0.2261有塔顶丙酮回收率公式η=得：F==6123.08Kg/hr由物料衡算得：得：xW=故：xD=0.9383（摩尔分率）xF=0.2261（摩尔分率）xw=2.90×10-3（摩尔分率）3.2操作条件和回流比3.2.1回流比及操作线方程常压精馏P=1atm、进料热状态q=1、回流比 R=2RMi；泡点回流加热蒸汽 间接加热蒸汽的绝对压强3atm

7、、冷却水进口温度25℃、出口温度45℃、热损失以5%计、单板压降 ≯0.7kPa、设备型式：设备型式为筛板塔或浮阀塔由图得：；最小回流比:回流比：取精馏段操作线：提馏段操作线：3.2.2理论塔板数图表如下：绿色为最小回流比情况下的精馏线，蓝色为实际精馏线、黄色为最小回流比情况下提馏线，紫色为实际提馏线。黄绿交点为（Xq，Yq）即（0.2261，0.7036）蓝紫交点（0.2261，0.5853）由图可知：其中进料层为第7层、其中精馏段所需理论塔板数为6层，提馏段所需理论塔板数为3层。3.3实际塔

8、板数及全塔效率计算3.3.1全塔效率查t-x-y图可知：tD=56.6102℃tW=97.4711℃tF=62.9508℃精馏段平均温度：提馏段平均温度：精馏段平均温度对应的摩尔浓度提馏段平均温度对应的摩尔浓度查表物性表得：对应的平均相对挥发度：由x-y图可得：xD=0.9383时y*D=0.9579xW=2.90×10-3时y*W=0.08154xF=0.2261时y*F=0.8006全塔效率:3.3.2实际塔板数实际塔板数（1）精馏段：NR=取整14块，考虑安全系数加一块为15块。（2）提馏