化工原理课程设计 - 精馏塔（丙酮-水）

化工原理课程设计

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题 目 90000吨/年丙酮-水连续精馏塔设计 系 （院） 材料与化学工程 专 业 ************ 班 级 ***** 学生姓名 *** 学 号 ********* 指导教师 *** 职 称

2013年 12 月 10日

化工原理设计任务书

I

化工原理课程设计

设计题目：丙酮－水二元物料板式精馏塔 设计条件：

常压： p?1atm

处理量：

90000吨/年

进料组成： 25%丙酮，75%水（质量分率，下同）

馏出液组成：XD?0.965

釜液组成： 馏出液 99%丙酮，釜液2%丙酮 塔顶全凝器 泡点回流 回流比： R=1.5Rmin

加料状态： q?1.0

单板压降： ?0.7kpa

设计任务：

完成该精馏塔的工艺设计（包括物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计算）。 画出带控制点的工艺流程图、塔板负荷性能图、精馏塔工艺条件图。 写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。

II

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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。

通过逐板计算得出理论板数11块，回流比为1.3032,算出塔效率为0.446，实际板数为25块，进料位置为第7块，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1.2米，有效塔高6.6米。通过浮阀塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。在此次设计中，对塔进行了物料衡算，本次设计过程正常，操作合适。

III

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目录

第一部分 设计概述 ······················································································ 1

一 、设计题目：.................................................................................................. 1

二 、工艺条件: .................................................................................................... 1 三 、设计内容...................................................................................................... 1 四、工艺流程图.................................................................................................... 1 第二部分 塔的工艺计算 ················································································ 3

一、查阅文献，整理有关物性数据.................................................................... 3

二、全塔物料衡算与操作方程............................................................................ 7 三、全塔效率的估算............................................................................................ 7 四、实际塔板数.................................................................................................... 8 五、精馏塔主题尺寸的计算.............................................................................. 10 1 精馏段与提馏段的汽液体积流量 2 塔径的计算 3 塔高的计算

4 塔板结构尺寸的确定 5弓形降液管 6开孔区面积计算

7 筛板的筛孔和开孔率

六、筛板的流体力学验算.................................................................................... 2

1塔板压降 2液面落差

七、塔板负荷性能图............................................................................................ 4

1精馏段塔板负荷性能图 2提馏段塔板负荷性能图

八、精馏塔的主要附属设备.............................................. 错误！未定义书签。

1.塔顶全凝器设计计算

2.料液泵设计计算3管径计算

九、设计结果一览表.......................................................................................... 11 十、符号说明...................................................................................................... 15 十一、附图............................................................................................................ 1 十二、参考文献.................................................................................................... 4 十三. 设计小结

10 12 16 16 17 18 18 2 2 4 7 11 12

IV