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1、设计方案简介
1、1设计方案得确定
本设计任务为分离丙酮—水混合物提纯丙酮,采用连续精馏塔提纯流程。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。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝,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。该物系属易分离物系,回流比较小,故操作回流比取最小回流比得1、5倍.塔釜采用直接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐.
1、2操作条件与基础数据
进料中丙酮含量(质量分率)35%;
产品中丙酮含量(质量分率)99%;
塔釜中丙酮含量(质量分率)不大于0、04;
进料量F=2000kg/h;
操作压力塔顶压强为常压
进料温度泡点;
1、3工艺流程图
图1:精馏装置流程示意图
2、精馏塔得物料衡算
2、1原料液及塔顶、塔底产品得摩尔分率
丙酮得摩尔质量MA=58、08kg/kmol
水得摩尔质量MB=18、02kg/kmol
xF==0、143
xD==0、968
xW==0、013
2、2原料液及塔顶、塔底产品得平均摩尔质量
MF=0、143×58、08+(1-0、143)×18、02=23、75kg/kmol
MD=0、968×58、08+(1-0、968)×18、02=56、80kg/kmol
MW=0、013×58、08+(1-0、013)×18、02=18、54kg/kmol
2、3物料衡算
原料进料量为2000kg/h
F=2000/27、51=72、70kmol/h
总物料衡算72、70=D+W
丙酮得物料衡算72、70×0、143=0、968D+0、013W
联立解得D=9、90
W=62、80
3、塔板数得确定
3、1理论塔板数NT得求取
3、1、1求最小回流比及操作回流比
丙酮—水就是非理想物系,先根据丙酮—水平衡数据(见下表1),绘出平衡线,如下图所示。
表1丙酮—水系统t—x—y数据
沸点t/℃
丙酮摩尔数
x
y
100
0
0
92
0、01
0、279
84、2
0、025
0、47
75、6
0、05
0、63
66、9
0、1
0、754
62、4
0、2
0、813
61、1
0、3
0、832
60、3
0、4
0、842
59、8
0、5
0、851
59、2
0、6
0、863
58、8
0、7
0、875
58、2
0、8
0、897
57、4
0、9
0、935
56、9
0、95
0、962
56、7
0、975
0、979
56、5
1
1
由表1数据可作出t-y(x)图如下
由表1数据作出相平衡y—x线图
由,得
由表计算得:
α1=38、31
α8=5、71
α2=34、58
α9=4、20
α3=32、35
α10=3
α4=27、59
α11=2、18
α5=17、39
α12=1、60
α6=11、56
α13=1、33
α7=7、99
α14=1、20
所以α==7、055
得出相平衡方程:y=
泡点进料,所以q=1,xe=xF=0、143
代入相平衡方程,得到ye=0、541
所以Rmin1、073
初步取实际操作回流比为理论回流比得1、5倍
即R=1、5Rmin=1、5×1、073=1、61
3、1、2求精馏塔得气、液相负荷
Lkmol/h
Vkmol/h
Lkmol/h
Vkmol/h
3、1、3求操作线方程
精馏段操作线方程为
y
提馏段操作线方程为
y
3、1、4捷算法求理论板层数
求最少理论塔板数Nmin与Nminl
Nmin
Nminl
捷算法求理论塔板数
由
解得N=13、5(包括再沸器),取14块
根据式
得,取10块
所以加料板可设在第10块。
3、2求取塔板得效率
用奥康奈尔法()对全塔效率进行估算:
根据丙酮—水系统t—x(y)图可以查得:
(塔顶第一块板)x1=0、81
设丙酮为A物质,水为B物质
所以第一块板上:xA=0、81xB=0、19
可得:
(加料板)xF=0、143yF=0、541
假设物质同上:
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