丙酮-水_连续精馏塔的设计
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一部分设计概述
1设计题目：丙酮-水连续精馏塔的设计
2工艺条件
（1）生产能力：17000吨/年（料液）
（2）工作日：300天，每天24小时连续运行
（3）原料组成：50%丙酮，50%水（质量分率，下同）
（4）产品组成：馏出液99.5%的丙酮溶液，塔底废水中丙酮含量0.05% （5）进料温度：泡点
（6）加热方式：直接蒸汽加热
（7）塔顶压力：常压
（8）进料热状态：泡点
（9）回流比：自选
（10）加热蒸气压力：0.5MPa（表压）
（11）单板压降≤0.7kPa。
3设计内容
1) 精馏塔的物料衡算；
2) 塔板数的确定；
3) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；
4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算；
5) 塔板主要工艺尺寸的计算；
6) 塔板的流体力学验算；
7) 塔板负荷性能图；
8) 精馏塔接管尺寸计算；
9) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。
第二部分塔的工艺计算1查阅文献，整理有关物性数据
1.1水和丙酮的性质
表1.水和丙酮的粘度
表3.水和丙酮密度
表4.水和丙酮的物理性质
表5. 丙酮—水系统
由以上数据可作出t-y（x）图如下（图—1）
由以上数据作出相平衡y-x 线图
相平衡线 x-y图
00.10.20.30.40.50.60.70.80.910
0.10.20.30.40.50.60.70.80.9
1
x
y
图—2
2精馏塔的物料衡算
2.1进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数
丙酮的摩尔质量 A M =58.08 Kg/kmol 水的摩尔质量 B M =18.02 Kg/kmol
2.2及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
M F =0.2368⨯58.08+（1-0.2368）⨯18.02=27.506 kg/kmol M D = 0.9856⨯58.08+ (1-0.9856 )⨯18.02=57.442 kg/kmol M W =0.00016⨯58.08+（1-0.00016）⨯18.02=18.026 kg/kmol
2.3物料衡算
原料处理量 F=（17000⨯1000/（300⨯24））/27.5060=85.84 kmol/h 总物料衡算85.84=D+W
丙酮的物料衡算85.84⨯0.2368=0.9841D+0.00016 W 联立解得 D=20.65 kmol/h
W=65.19 kmol/h
3操作线方程与塔板数的确定
3.1理论塔板层数N T 的求取
丙酮—水可看成理想物系，可采用图解法求取理论塔板数。
3.1.1由手册查的丙酮—水物系的气液平衡数据，绘制x-y 图，见图-3
图-3
2368.002
.18/5.008.58/5.008
.58/5.0=+=F x 9841
.002
.18/005.008.58/995.008.58/995.0=+=D x 00016
.002
.18/995.008.58/005.008.58/005.0=+=W x
图—4
3.1.2求最小回流比及操作回流比
由题设可得泡点进料q=1则F x = e x ，又附图可得e x =0.237, e y =0.821
min D e
e e
x y R y x -=
-=（0.984- 0.821 ）/（0.821-0.237 ）= 0.2976
确定操作回流比：
min
(1.1~2.0)R R =
令min 2R R ==0.5951
由图可得R=0.5951时，精馏段与平衡线相交，无法完成设计任务。重新选取回流比当精馏段与平衡线相切时切点为（0.9583,0.9673）（见图-4）
6512.09583
.09841.09673
.09841.01min min =--=+R R 可解得：min R = 1.87
设min 2R R ==3.74
3.1.3求精馏塔的气、液相负荷
L ＝RD ＝3.74×20.65＝77.23 Kmol/h
V ＝（R+1）×D ＝4.74×20.56＝97.45 Kmol/h V ′＝V ＝97.45 Kmol/h
L ′＝L+F ＝77.23+85.84＝163.07Kmol/h 3.1.4求操作线方程： 精馏段操作线方程
=+++=
+1
x 1y 1n R X R R
D n =0.789Xn+0.208
提馏段操作线方程 y m+1=1.673X m －0.0001
3.1.5利用图解法求理论班理论塔板数层数，可得：
图—5
总理论板层数N T =19块,进料板位置N F =17块，精馏段为16块，提留段为3块。
4全塔效率的估算
用奥康奈尔法('O conenell )对全塔效率进行估算： 根据丙酮—水系统t-x-y 图可以查得：
c t D 08.56 (塔顶第一块板) x D =0.9841 y 1=0.9841 x 1=0.9815
设丙酮为A 物质，水为B 物质
所以第一块板上：y A =0.9841 x A =0.9815 y B =0.0159 x B =0.0185