丙酮-水精馏分离筛板塔.docx

河西 学 院Hexi University化工原理课程设计题目: 丙酮- 水精馏分离筛板塔学院: 化学化工学院 专业: 化学工程与工艺 学号: 2014210026 姓名: 王海平 指导教师: 王海平 年月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） 115000 吨/年操作周期 7200 小时/年进料组成 32% （质量分率，下同）塔顶产品组成 ≥97.5% 塔底产品组成 ≤1.2% 2.操作条件操作压力 塔顶为常压 进料热状态 泡点 加热蒸汽 0.25Mpa（表压） 3.设备型式 筛板塔 4.厂址 河北省 三、设计内容1.设计方案的选择及流程说明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.工艺流程图及精馏工艺条件图7.设计评述目录1设计概述11.1设计题目：11.3设计内容21.4工艺流程图22精馏塔的物料衡算32.1查阅文献，整理有关物性数据32.1.1水和丙酮的性质32.1.2进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数52.2全塔物料衡算63塔板数的确定63.1操作方程73.2全塔效率的估算73.3实际塔板数84.1精馏段与提馏段的汽液体积流量84.1.1精馏段的汽液体积流量84.1.2提馏段的汽液体积流量104.2 塔径的计算104.2.1塔径的计算114.3精馏塔的有效高度的计算124.4塔高的计算135塔板主要工艺尺寸计算135.1溢流装置计算135.2塔板布置145.3塔板结构尺寸的确定155.4弓形降液管165.5开孔区面积计算175.6筛板的筛孔和开孔率176.1塔板压降186.2液面落差187塔板负荷性能图197.1精馏段塔板负荷性能图197.2提馏段塔板负荷性能图228精馏塔的主要附属设备248.1进料管道248.2塔顶回流液管道248.3塔底料液排出管道258.4塔顶蒸汽出口管道259设计结果一览表2510符号说明26致谢28丙酮-水精馏分离板式塔设计王海平摘要：利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断分离，称该过程为精馏。该过程中，传热、传质过程同时进行，属传质过程控制。原料从塔中部适当位置进塔，将塔分为两段，上段为精馏段，不含进料，下段含进料板为提馏段，冷凝器从塔顶提供液相回流，再沸器从塔底提供气相回流。气、液相回流是精馏重要特点。在精馏段气相在上升的过程中，气相轻组分不断得到精制，在气相中不断地增浓，在塔顶获轻组分产品。 在提馏段，其液相在下降的过程中，其轻组分不断地提馏出来，使重组分在液相中不断地被浓缩，在塔底获得重组分的产品，精馏过程与其他蒸馏过程最大的区别，是在塔两端同时提供纯度较高的液相和气相回流，为精馏过程提供了传质的必要条件。提供高纯度的回流，使在相同理论板的条件下，为精馏实现高纯度的分离时，始终能保证一定的传质推动力。所以，只要理论板足够多，回流足够大时，在塔顶可能得到高纯度的轻组分产品，而在塔底获得高纯度的重组分产品。通过对精馏塔的运算，主要设备的工艺设计计算—物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数是合理的，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。本设计是以丙酮―水物系为设计物系，以筛板塔为精馏设备分离丙酮和水。筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备，此设计针对二元物系丙酮－水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。关键词：精馏段，提馏段，气、液相回流，传质过程同时进行。1设计概述1.1设计题目：筛板式连续精馏塔及其主要附属设备设计1.2工艺条件:生产能力：115000吨/年（料液）操作周期 7200 小时/年原料组成：32%丙酮（质量分率，下同）产品组成：馏出液 97.5%丙酮，釜液1.2%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： R/Rmin=2.01.3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