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化工原理课程设计
题目
浮阀式连续精馏塔及其主要附属设备设计
学生姓名
学号
教学院系
化学化工学院
专业年级
2009
指导教师
职称
单位
完成日期
2012
年
7
月
5
日
目录
TOC\o1-3\h\u一设计任务1。
1.设计题目浮阀式连续精馏塔及其主要附属设备设计1。
2.工艺条件1。
二设计内容1。
1.确定精馏装置流程,绘出流程示意图〔见附图〕。1。
2.工艺参数确实定1。
根底数据1。
全塔的物料衡算3。
塔板数确实定5。
实际塔板数确实定6。
精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算7。
3.主要设备的工艺尺寸计算10。
塔径计算10。
3.2板间距12。
3.3精馏塔有效高度的计算13。
3.4溢流装置计算13。
3.5塔盘布置16。
4.流体力学计算19。
流体力学验算19。
4.2塔板操作负荷性能图21。
5主要附属设备设计计算及选型23。
塔顶全凝器的计算及选型23。
5.2接管尺寸的计算28。
5.3进料管线管径29。
5.4进料泵的选择30。
三精馏塔的设计计算结果汇总一览表31。
四主要符号31。
五参考文献33。
一设计任务
1.设计题目浮阀式连续精馏塔及其主要附属设备设计
2.工艺条件
生产能力:31200吨/年〔料液〕
年工作日:300天
原料组成:50%甲醇,50%水〔质量分率,下同〕
产品组成:馏出液98%甲醇,釜液0.8%甲醇
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
二设计内容
确定精馏装置流程,绘出流程示意图、塔器设备图〔见附图〕。
工艺参数确实定
根底数据
表1-1
组分
分子式
分子量
沸点
熔点
水
H2O
甲醇
CH3OH
表1-2常压下甲醇和水的气液平衡表(t—x—y)
t
X
y
t
x
y
100
0
0
100
100
表1-3不同温度下甲醇和水的密度
物质
密度kg/m3
温度/℃50
60
70
80
90
100
甲醇
750
741
731
721
713
704
水
988
983
978
972
965
958
表1-4查图整理得甲醇-水粘度
物质
粘度mPa·s
温度/℃
20
40
60
80
100
甲醇
水
表1-5查图整理得甲醇-水外表张力
物质
外表张力mN/m
温度/℃
20
40
60
80
100
甲醇
水
2.2全塔的物料衡算物料衡算:
甲醇的摩尔质量=32.040Kg/kmol
水的摩尔质量=18.02Kg/kmol
平均摩尔质量
M32.040+〔〕18.020=23.067kg/kmol
M32.040+(1-0.965)18.020=31.549kg/kmol
M32.040+〔〕18.020=18.083kg/kmol
kmol/h
全塔物料衡算:
q=1
,
2.2.2根据气液平衡表〔x-y-t表〕利用内插法求塔顶温度,,塔釜温度,进料温度tFa塔顶温度,
可得:
可得:b.塔釜温度
可得:
c.进料温度tF
可得:tF=
由表1的数据绘制x-y图〔略〕由图〔图略〕可知进料平衡曲线为不正常平衡曲线,为减小误差,用作图法求最小回流比。由点a(,)向平衡线作切线,交轴于b(0,0.6),即精馏段操作线截距,所以。
操作回流比可取为最小回流比的倍,所以取R=2
2.3塔板数确实定
精馏段操作线方程:
=
提留段操作方程:
=
根据甲醇—水气液平衡组成表和相对挥发度公式
,
求得:算得相对挥发度α
平衡线方程为:y=EQ\F(αx,1+(α-1)x)=4.83x/(1+3.83x)x=y/(α-(α-1)y)
由上而下逐板计算,自X0开始到Xi首次超过Xq时止
操作线上的点平衡线上的点
〔X0=0.965,Y1〕(X1=0.851,Y1=0.965)
〔X1=0.851,Y2〕〔X2=0.656,Y2〕
〔X2=0.656,Y3〕〔X3=0.446,Y1〕
〔X3=0.446,Y4〕〔X4=0.305,Y4〕
因为X4时首次出现XiXq故第4块理论版为加料版,精馏段共有3块理论板。
提馏段理论板数.
X4=0.305,由上而下计算,直到Xi首次越过Xw时为止。
操作线上的点平衡线上的点
〔X4=0.305,Y5〕〔X5=0.193,Y5〕
〔X5=0.193,Y6〕〔X6=0.094,Y6〕
〔X6=0.094,Y7〕
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