陈旺 化工原理 精馏塔(丙酮-水)
化工原理课程设计--丙酮水连续精馏塔的设计
常用的加热介质有饱和水蒸气和烟道气。饱和水蒸汽是一种应用最广泛的加热介质,由于饱和水蒸汽冷凝时的传热系数很高,可以通过改变蒸汽压力准确地控制加热速度。燃料燃烧所排放的烟道气温度可达100~1000℃,适用于高温加热,烟道气的缺点是是比热容及传热系数很低,加热温度控制困难,本设计选用300KPa(温度为133.3)的饱和水蒸气作为加热介质,水蒸气易获得、清洁、不易腐蚀加热管,不但成本会相应降低,塔结构也不复杂。
得出全塔共16块板(包括再沸器),进料位置是第3块板。
第三章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算
3.1物性数据计算
3.1.1密度计算
已知:混合液体密度: ( 为质量分数, 为平均相对分子质量)
混合气体密度:
已知: =57.117℃ =61.275℃ =97.737℃
=0.9564 =0.8263 =0.0784
由于 ,查图得出
验算降液停留时间
精馏段:
提馏段:
停留时间 ,故降液管可用。
⑷降液底隙高度
精馏段:
取降液底隙的流速
则
提馏段:
取降液底隙的流速
则
3.2.4塔板布置
⑴塔板的分块
因为 ,故塔板可采用分块式,查表可知,塔板可分为3块。
⑵边缘区宽度确定
取
⑶开孔区面积计算
开孔区面积 ,对单溢流型塔板,开孔区面积可用下式计算,即
⑴泡罩塔板
泡罩塔板是最早在工业上大规模应用的板型之一,有成熟的设计方法和操作经验。气体接触良好,操作弹性范围大,而且耐油污、不易堵塞。20世纪上半叶,随着化学工业、炼油与石油 化学工业的高速发展,在生产中大量应用着蒸馏、吸收等气液两相传质操作。
⑵筛孔塔板
筛板塔普遍用作H2S-H2O双温交换过程的冷、热塔。应用于蒸馏、吸收和除尘等。在工业上实际应用的筛板塔中,两相接触不是泡沫状态就是喷射状态,很少采用鼓泡接触状态的。
丙酮与水的连续精馏塔课程设计
化工原理课程设计题系目:丙酮-水分离板式回收塔设计别: 化学与材料工程系专业: 化学工程与工艺学号: 1303022014姓名:指导教师:附: 回收塔设计任务书一、设计题目丙酮与水分离板式回收塔设计二、设计任务及操作条件1、生产能力(进料量):300000吨/年2、操作周期:7200 小时/年。
3、进料组成: 6.2%(质量分率,下同)。
4、塔顶产品组成:>72%。
5、塔底产品组成:<0.02%。
6、操作压力:塔顶为常压。
7、进料热状态:自选。
8、加热蒸汽:低压蒸汽。
9、设备类型:筛板、浮阀塔板10、回收率: n = 99%11、厂址:安徽地区。
三、设计内容设计方案的选择及流程说明。
塔的工艺计算。
主要设备工艺尺寸设计:塔径、塔高及塔板结构尺寸的确定;塔板的流体力学校核;塔板的负荷性能图;总塔高、总压降及接管尺寸的确定丙酮- 水分离板式回收塔设计4、辅助设备选型及计算。
5、设计结果汇总。
6、设计评述。
7、工艺流程图及塔工艺条件图附图一:回收塔的工艺流程图。
附图二:回收塔的工艺条件图。
附图三:槽式液体分布器目录一、前言 (1)1.1 塔设备的类型 (1)1.2 操作条件确定 (2)1.3 换热器的选择 (3)1.4 泵的选择 (4)二、设计说明书符号表 (4)三、丙酮与水有关物性数据 (6)3.1 水和丙酮的性质 (6)四、精馏塔的工艺设计 (9)4.1 液相浓度计算 (9)4.2 温度计算 (10)4.3 气相组成计算 (10)4.4 平均相对挥发度的计算............................................ 1.1.4.5 物料衡算........................................................ 1.1..4.6 提馏段操作线方程 (12)4.7 逐板法确定理论板数及进料位置 (13)4.8 全塔效率的计算 (13)4.8.1 粘度计算 (13)4.8.2 板效率计算 (14)4.9 实际塔板数及加料位置的计算 (14)4.10 物性数据计算 (14)4.10.1 密度计算 (14)丙酮- 水分离板式回收塔设计4.10.2 摩尔组成计算 (16)4.10.3 操作压力计算 (17)4.10.4 混合液体表面张力计算 (17)4.11 精馏塔的主要工艺尺寸的计算 (21)4.11.1 体积流量的计算 (21)4.11.2 塔径的计算 (22)4.11.3 溢流装置的计算 (23)4.12 精馏塔流体力学校核 (24)4.12.1 塔板压降 (24)4.12.2 液面落差 (24)4.12.3 液沫夹带 (25)4.12.4 漏液 (25)4.12.5 液相负荷下限线 (25)4.12.6 液相负荷上限线 (26)4.12.7 液泛线 (26)五、热量衡算 (28)5.1 塔顶冷凝器和塔底再沸器的热负荷 (28)5.1.1 冷凝器的热负荷 (28)5.1.2 再沸器的热负荷 (28)5.2 塔的辅助设备的设计计算 (29)5.2.1 冷凝器和再沸器的计算与选型 (29)1、冷凝器的计算与选型 (29)丙酮- 水分离板式回收塔设计2、再沸器的设计选型 (30)5.3 泵的设计选型 (30)5.3.1 塔总高度计算 (30)5.3.2 进料管线管径 (31)5.3.3 原料泵的选择 (32)六、参考文献 (34)七、结束语 (35)一、前言丙酮是重要的有机合成原料,用于生产环氧树脂、聚碳酸酯、有机玻璃、医药、农药等。
丙酮和水连续精馏塔的设计12
摘要在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精馏、萃取等单元操作中,气液传质设备必不可少。
塔设备就是使气液成两相通过精密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。
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10块,回流比为0.76,算出塔效率为0.333,实际板数为27块,进料位置为第21块,在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1.4米,有效塔高9.1米。
丙酮和水连续精馏塔的设计
化工原理设计任务书设计题目:丙酮-水二元物料板式精馏塔设计条件:常压: 1p atm =处理量: 60000吨/年进料组成: 25%丙酮,75%水(质量分率,下同)馏出液组成:0.965D X =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: 1.0q =单板压降: 0.7a kp ≤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。
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。
丙酮-水筛板精馏塔设计
任务书化工原理课程设计任务书专业班级设计人一、设计题目分离丙酮—水混合液(混合气)的筛板精馏塔二、设计数据及条件生产能力:年处理丙酮-水混合液(混合气):9.0 万吨(开工率300天/年);原料:丙酮含量为40 %(质量百分率,下同)的常温液体(气体);分离要求:塔顶丙酮含量不低于(不高于)97.5 %;塔底丙酮含量不高于(不低于) 2.0 %。
建厂地址:沈阳三、设计要求(一)编制一份设计说明书,主要内容包括:1、前言;2、流程的确定和说明(附流程简图);3、生产条件的确定和说明;4、精馏(吸收)塔的设计计算;5、附属设备的选型和计算;6、设计结果列表;7、设计结果的讨论与说明;8、注明参考和使用的设计资料;9、结束语。
(二)绘制一个带控制点的工艺流程图(2#图)(三)绘制精馏(吸收)塔的工艺条件图(坐标纸)四、设计日期:2013 年03 月07 日至2013 年04 月07 日前言化工生产过程中所处理的原料,中间产物,粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物,而且其中大部分都是均相物质。
生产中为了满足存储、运输。
加工和使用的要求,时常将这些混合物分离为较纯净的物质。
精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作,在化工、炼油、石油化工等工业得到广泛应用。
精馏过程在能量驱动下,使气、液两相多次接触和分离,利用各组分挥发度的不同,使挥发组分由液相向气相转移,实现原料混合物中各组分分离,该过程是同时进行传热传质过程。
本次设计任务为设计一定处理量的分离苯—氯苯混合物的精馏塔。
板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔,20世纪50年代起对板式精馏塔进行了大量工业规模的研究,逐步掌握了筛板塔的性能,并形成了较完善的设计方法。
与泡罩塔相比,板式精馏塔具有下列优点:生产能力(20%—40%),塔板效率(10%—50%),而且结构简单,塔盘造价减少40%左右,安装,维修都较容易。
而在板式精馏塔中,筛板塔有结构比浮阀塔更简单,易于加工,造价约为泡罩塔的60%,浮阀塔的80%左右,处理能力大等优点,综合考虑更符合本设计的要求。
丙酮-水板式精馏塔设计说明书
目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)第1章设计条件与任务 (2)1.1设计条件 (2)1.2设计任务 (2)第2章设计方案的确定 (3)第3章精馏塔的工艺设计 (4)3.1全塔物料衡算 (4)3.1.1原料液、塔顶及塔底产品的摩尔分数 (4)3.1.2原料液、塔顶及塔底产品的平均摩尔质量 (4)3.1.3物料衡算进料处理量 (4)3.1.4物料衡算 (4)3.2实际回流比 (5)3.2.1最小回流比及实际回流比确定 (5)3.2.2操作线方程 (6)3.2.3汽、液相热负荷计算 (6)3.3理论塔板数确定 (6)3.4实际塔板数确定 (7)3.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算 (8)3.5.1操作压力计算 (8)3.5.2操作温度计算 (9)3.5.3平均摩尔质量计算 (9)3.5.4平均密度计算 (10)3.5.5液体平均表面张力计算 (10)3.6精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (12)3.6.1塔径计算 (12)3.6.2精馏塔有效高度计算 (13)第4章塔板工艺尺寸的计算 (14)4.1精馏段塔板工艺尺寸的计算 (14)4.1.1溢流装置计算 (14)4.1.2塔板设计 (15)4.2提馏段塔板工艺尺寸设计 (15)4.2.1溢流装置计算 (15)4.2.2塔板设计 (16)4.3塔板的流体力学性能的验算 (16)4.3.1精馏段 (16)4.3.2提馏段 (17)4.4板塔的负荷性能图 (18)4.4.1精馏塔 (18)4.4.2提馏段 (19)第5章板式塔的结构 (21)5.1塔体结构 (21)5.1.1塔顶空间 (21)5.1.2塔底空间 (21)5.1.3人孔 (21)5.1.4塔高 (21)5.2塔板结构 (21)第6章附属设备 (21)6.1冷凝器 (21)6.2原料预热器 (22)第7章接管尺寸的确定 (23)7.1蒸汽接管 (23)7.1.1塔顶蒸汽出料管 (23)7.1.2塔釜进气管 (23)7.2液流管 (23)7.2.1进料管 (23)7.2.2回流管 (23)7.2.3塔釜出料管 (23)第8章附属高度确定 (24)8.1筒体 (24)8.2封头 (24)8.3塔顶空间 (24)8.4塔底空间 (24)8.5人孔 (24)8.6支座 (24)8.7塔总体高度 (24)第9章设计结果汇总 (25)设计小结与体会 (27)参考文献 (28)引言在炼油、石油加工、精细化工、食品、医药等部门,塔设备属于使用量大,应用面广的重要单元设备。
丙酮-水溶液直接蒸汽加热筛板精馏塔设计
第一部分设计概述一、设计题目:筛板式连续精馏塔及其主要附属设备设计二、工艺条件:生产能力:30000吨/年(料液)年工作日:300天原料组成:25%丙酮,75%水(质量分率,下同)产品组成:馏出液 99%丙酮,釜液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:自选三、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算,理论塔板数,塔板效率,实际塔板数等。
3、主要设备的工艺尺寸计算板间距,塔径,塔高,溢流装置,塔盘布置等。
4、流体力学计算流体力学验算,操作负荷性能图及操作弹性。
5 、主要附属设备设计计算及选型塔顶全凝器设计计算:热负荷,载热体用量,选型及流体力学计算。
料液泵设计计算:流程计算及选型。
四、工艺流程图丙酮—水溶液经预热至泡点后,用泵送入精馏塔。
塔顶上升蒸气采用全冷凝后,部分回流,其余作为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。
塔釜采用间接蒸汽再沸器供热,塔底产品经冷却后送入贮槽。
精馏装置有精馏塔、原料预热器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。
热量自塔釜输入,物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离,由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。
丙酮—水混合液原料经预热器加热到泡点温度后送入精馏塔进料板,在进料板上与自塔上部下降的的回流液体汇合后,逐板溢流,最后流入塔底。
在每层板上,回流液体与上升蒸汽互相接触,进行热和质的传递过程。
流程示意图如下图图1:精馏装置流程示意图第二部分塔的工艺计算一、查阅文献,整理有关物性数据(1)水和丙酮的性质表1.水和丙酮的粘度温度50 60 70 80 90 100水粘度mpa0.592 0.469 0.40 0.33 0.318 0.248丙酮粘度mpa0.26 0.231 0.209 0.199 0.179 0.160表2.水和丙酮表面张力温度50 60 70 80 90 100水表面张力67.7 66.0 64.3 62.7 60.1 58.4丙酮表面张力19.5 18.8 17.7 16.3 15.2 14.3表3.水和丙酮密度温度50 60 70 80 90 100相对密度0.760 0.750 0.735 0.721 0.710 0.699水998.1 983.2 977.8 971.8 965.3 958.4 丙酮758.56 737.4 718.68 700.67 685.36 669.92 表4.水和丙酮的物理性质分子量沸点临界温度K 临界压强kpa 水18.02 100 647.45 22050丙酮58.08 56.2 508.1 4701.50表5. 丙酮—水系统t—x—y数据沸点t/℃丙酮摩尔数x y10000 920.01 0.279 84.20.0250.47 75.60.050.63 66.90.10.754 62.40.20.813 61.10.30.832 60.30.40.842 59.80.50.851 59.20.60.86358.80.70.87558.20.80.89757.40.90.93556.90.950.96256.7 0.975 0.97956.5 1 1由以上数据可作出t-y(x)图如下由以上数据作出相平衡y-x线图(2)进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数酮的摩尔质量 A M =58.08 Kg/kmol 水的摩尔质量 B M =18.02 Kg/kmol平均摩尔质量0937.002.18/75.008.58/25.008.58/25.0=+=F x 968.002.18/01.008.58/99.008.58/99.0=+=D x 00629.002.18/98.008.58/02.008.58/02.0=+=W xM F =0.0937⨯58.08+(1-0.0937)⨯18.02=21.774 kg/kmol M D = 0.968⨯58.08+ (1-0.968) ⨯18.02=56.798 kg/kmol M W =0.00629⨯58.08+(1-0.00629)⨯18.02=18.272 kg/kmol30000000/(30024)191.3621.774F ⨯== kg/kmol最小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 =0.0937, e y =0.749。
(完整word版)丙酮与水的连续精馏塔课程设计
化工原理课程设计题目:丙酮-水分离板式回收塔设计系别: 化学与材料工程系专业:_ 化学工程与工艺学号: **********姓名:指导教师:2016年1 月8 日附: 回收塔设计任务书一、设计题目丙酮与水分离板式回收塔设计二、设计任务及操作条件1、生产能力(进料量):300000吨/年。
2、操作周期:7200小时/年。
3、进料组成:6.2%(质量分率,下同)。
4、塔顶产品组成:>72%。
5、塔底产品组成:<0.02%。
6、操作压力:塔顶为常压。
7、进料热状态:自选。
8、加热蒸汽:低压蒸汽。
9、设备类型:筛板、浮阀塔板。
10、回收率: η= 99%11、厂址:安徽地区。
三、设计内容设计方案的选择及流程说明。
塔的工艺计算。
主要设备工艺尺寸设计:塔径、塔高及塔板结构尺寸的确定;塔板的流体力学校核;塔板的负荷性能图;总塔高、总压降及接管尺寸的确定。
丙酮-水分离板式回收塔设计4、辅助设备选型及计算。
5、设计结果汇总。
6、设计评述。
7、工艺流程图及塔工艺条件图。
附图一:回收塔的工艺流程图。
附图二:回收塔的工艺条件图。
附图三:槽式液体分布器目录一、前言 (1)1.1 塔设备的类型 (1)1.2 操作条件确定 (2)1.3 换热器的选择 (3)1.4 泵的选择 (4)二、设计说明书符号表 (4)三、丙酮与水有关物性数据 (6)3.1 水和丙酮的性质 (6)四、精馏塔的工艺设计 (9)4.1 液相浓度计算 (9)4.2 温度计算 (10)4.3 气相组成计算 (10)4.4 平均相对挥发度的计算 (11)4.5 物料衡算 (11)4.6 提馏段操作线方程 (12)4.7 逐板法确定理论板数及进料位置 (13)4.8 全塔效率的计算 (13)4.8.1 粘度计算 (13)4.8.2 板效率计算 (14)4.9 实际塔板数及加料位置的计算 (14)4.10 物性数据计算 (14)4.10.1 密度计算 (14)4.10.2 摩尔组成计算 (16)4.10.3 操作压力计算 (17)4.10.4 混合液体表面张力计算 (17)4.11 精馏塔的主要工艺尺寸的计算 (21)4.11.1 体积流量的计算 (21)4.11.2 塔径的计算 (22)4.11.3 溢流装置的计算 (23)4.12 精馏塔流体力学校核 (24)4.12.1 塔板压降 (24)4.12.2 液面落差 (24)4.12.3 液沫夹带 (25)4.12.4 漏液 (25)4.12.5 液相负荷下限线 (25)4.12.6 液相负荷上限线 (26)4.12.7 液泛线 (26)五、热量衡算 (28)5.1 塔顶冷凝器和塔底再沸器的热负荷 (28)5.1.1 冷凝器的热负荷 (28)5.1.2 再沸器的热负荷 (28)5.2 塔的辅助设备的设计计算 (29)5.2.1 冷凝器和再沸器的计算与选型 (29)1、冷凝器的计算与选型 (29)2、再沸器的设计选型 (30)5.3 泵的设计选型 (30)5.3.1 塔总高度计算 (30)5.3.2 进料管线管径 (31)5.3.3 原料泵的选择 (32)六、参考文献 (34)七、结束语 (35)一、前言丙酮是重要的有机合成原料,用于生产环氧树脂、聚碳酸酯、有机玻璃、医药、农药等。
化工原理课程设计--丙酮水连续精馏塔的设计
07 安全环保措施与节能优化 建议
安全防护措施考虑
防火防爆措施
采用防爆电器、设置可燃气体检 测报警装置、确保塔内压力稳定 等,以防止火灾和爆炸事故的发 生。
操作安全
制定严格的操作规程,对操作人 员进行专业培训,确保他们熟悉 设备的操作和维护,减少人为操 作失误。
设备安全
选用高质量的材料和可靠的制造 工艺,确保设备的稳定性和安全 性;对关键设备进行定期检查和 维护,及时发现并处理潜在的安 全隐患。
根据冷却水温度、冷却水量、蒸汽量等条件,计算冷凝器传热面积 、冷却水流速等参数。
再沸器
根据加热蒸汽量、加热温度等条件,计算再沸器传热面积、加热蒸 汽流速等参数。
辅助系统(如冷凝器、再沸器等)设计
冷凝器设计
选择合适的冷凝器类型(如列管式、板式等),确定冷却 水进出口温度、冷却水量等参数,进行传热计算和结构设 计。
产品收集
塔顶蒸出的丙酮经过冷凝器冷凝 后收集,塔底排出的水经过处理
后排放或回收利用。
操作条件选择
操作压力
根据丙酮和水的性质及工艺要求 ,选择合适的操作压力。一般来
说,常压精馏可以满足要求。
操作温度
根据丙酮和水的沸点及传质传热要 求,选择合适的操作温度。通常, 操作温度略高于丙酮的沸点。
回流比
回流比对精馏塔的分离效果和能耗 有重要影响。在保证分离效果的前 提下,应尽量降低回流比以减少能 耗。
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对设计结果进行仿真验证,分析 设计方案的可行性和经济性。
02 精馏塔工艺设计
工艺流程确定
原料预处理
将丙酮和水按一定比例混合,经 过预热器加热至适宜温度,进入
丙酮-水_连续精馏塔的设计
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:300吨/天(料液)(2)工作日:300天,每天24小时连续运行(3)原料组成:5%丙酮,95%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.水和丙酮的粘度温度50 60 70 80 90 100水粘度mpa0.592 0.469 0.40 0.33 0.318 0.248丙酮粘度mpa0.26 0.231 0.209 0.199 0.179 0.160表2.水和丙酮表面张力温度50 60 70 80 90 100水表面张力67.7 66.0 64.3 62.7 60.1 58.4丙酮表面张力19.5 18.8 17.7 16.3 15.2 14.3表3.水和丙酮密度温度50 60 70 80 90 100相对密度0.760 0.750 0.735 0.721 0.710 0.699水998.1 983.2 977.8 971.8 965.3 958.4 丙酮758.56 737.4 718.68 700.67 685.36 669.92 表4.水和丙酮的物理性质分子量沸点临界温度K 临界压强kpa 水18.02 100 647.45 22050丙酮58.08 56.2 508.1 4701.50表5. 丙酮—水系统t—x—y数据沸点t/℃丙酮摩尔数x y10000 920.01 0.279 84.20.0250.47 75.60.050.63 66.90.10.754 62.40.20.813 61.10.30.832 60.30.40.842 59.80.50.851 59.20.60.863 58.80.70.875 58.20.80.897 57.40.90.93556.9 0.95 0.96256.7 0.975 0.979 56.5 11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00.10.20.30.40.50.60.70.80.9100.10.20.30.40.50.60.70.80.91xy图—22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/kmol2.2及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F =0.01633⨯58.08+(1-0.01633)⨯18.02=18.67 kg/kmol M D = 0.9841⨯58.08+ (1-0.9841 )⨯18.02=57.444 kg/kmol M W =0.00016⨯58.08+(1-0.00016)⨯18.02=18.026 kg/kmol2.3物料衡算原料处理量 F=(300⨯1000/24⨯27.5060=454.45 kmol/h 总物料衡算454.45=D+W丙酮的物料衡算454.45⨯0.01633=0.9841D+0.00016 W 联立解得 D=7.466 kmol/hW=446.984 kmol/h3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。
化工原理课程设计(丙酮-水)
目录第一部分设计概述 (2)一、设计题目: (2)二、工艺条件: (2)三、设计内容 (2)四、工艺流程图 (2)第二部分塔的工艺计算 (4)一、查阅文献,整理有关物性数据 (4)二、全塔物料衡算与操作方程 (8)三、全塔效率的估算 (9)四、实际塔板数 (10)五、精馏塔主题尺寸的计算 (11)1 精馏段与提馏段的汽液体积流量112 塔径的计算133 塔高的计算174 塔板结构尺寸的确定185弓形降液管186开孔区面积计算197 筛板的筛孔和开孔率20六、筛板的流体力学验算 (21)1塔板压降212液面落差21七、塔板负荷性能图 (23)1精馏段塔板负荷性能图232提馏段塔板负荷性能图26八、精馏塔的主要附属设备 (29)1.塔顶全凝器设计计算292.料液泵设计计算30九、设计结果一览表 (32)十、符号说明 (33)十一、参考文献 (1)十二、设计小结 (2)第一部分设计概述一、设计题目:筛板式连续精馏塔及其主要附属设备设计二、工艺条件:生产能力:30000吨/年(料液)年工作日:300天原料组成:25%丙酮,75%水(质量分率,下同)产品组成:馏出液 99%丙酮,釜液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:自选三、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算,理论塔板数,塔板效率,实际塔板数等。
3、主要设备的工艺尺寸计算板间距,塔径,塔高,溢流装置,塔盘布置等。
4、流体力学计算流体力学验算,操作负荷性能图及操作弹性。
5 、主要附属设备设计计算及选型塔顶全凝器设计计算:热负荷,载热体用量,选型及流体力学计算。
料液泵设计计算:流程计算及选型。
四、工艺流程图丙酮—水溶液经预热至泡点后,用泵送入精馏塔。
塔顶上升蒸气采用全冷凝后,部分回流,其余作为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。
塔釜采用间接蒸汽再沸器供热,塔底产品经冷却后送入贮槽。
化工原理课程设计说明书 丙酮-水连续精馏塔的设计
化工原理课程设计(论文)说明书丙酮-水连续精馏塔的设计学院专业学生姓名指导教师提交日期华南理工大学目录第一章设计说明 (4)1.1题目 (4)1.2目的 (4)1.3设计工艺参数及操作条件 (4)1.4设计任务 (4)第二章计设方案 (5)2.1概述 (5)2.2设计要求 (6)2.3设计方案的确定 (6)2.4工艺流程图 (7)第三章设计计算与论证 (8)3.1查阅文献,整理有关物性数据 (8)3.1.1丙酮-水相平衡图 (9)3.1.2丙酮-水摩尔相平衡表 (9)3.1.3丙酮-水t-x-y图 (11)3.1.4丙酮-水摩尔浓度-泡点表 (11)3.1.5丙酮和水的其他物性参数 (12)3.2连续精馏计算 (13)3.2.1将质量分数转换成摩尔分数 (13)3.2.2物料衡算 (13)3.2.3理论塔板数的求取 (14)3.2.4求实际塔板数及全塔效率 (16)3.2.5精馏段与提馏段的气液体积流量 (16)3.3塔的主要工艺尺寸计算 (19)3.3.1塔径 (19)3.3.2溢流装置 (21)3.3.3塔板布置及浮阀数目与排列 (23)3.4塔板流体力学验算 (25)3.4.1气相压降 (25)3.4.2液泛 (26)3.4.3雾沫夹带 (27)3.4.4漏液 (28)3.5塔板负荷性能图 (28)3.5.1雾沫夹带线 (28)3.5.2液泛线 (28)3.5.3液相负荷上限线 (29)3.5.4漏液线 (29)3.5.5液相负荷下限线 (30)3.5.6作出负荷性能图 (30)3.6主要接管尺寸计算 (32)3.6.1进料管 (32)3.6.2回流管 (33)3.6.3釜液出口管 (33)3.6.4塔顶蒸汽管 (34)3.6.5加热蒸汽管 (34)3.7塔的辅助设备 (34)3.7.1塔顶全凝器 (35)3.7.2再沸器 (36)3.7.3冷却器 (36)3.7.4进料预热器 (37)3.7.5回流泵 (38)3.7.6进料泵 (38)3.8塔的总体结构 (38)3.8.1塔壁厚 (39)3.8.2塔的封头 (39)3.8.3塔高 (39)第四章设计结果汇总 (40)4.1基本参数 (40)4.2塔概况 (41)4.3接管 (42)4.4附属设备 (42)第五章设计小结 (43)参考文献 (44)第一章设计说明1.1题目丙酮-水连续精馏塔的设计。
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课程设计说明书课题名称丙酮水板式蒸馏塔及其工艺设计计算专业班级过程装备与控制工程五班学生学号 1101030203 学生姓名陈旺学生成绩指导教师吕仁亮武汉工程大学化工与制药学院化工原理设计任务书设计题目:丙酮-水二元物料板式精馏塔设计条件:常压: 1p atm =处理量: 50000吨/年进料组成: 50%丙酮,50%水(质量分率,下同)馏出液组成:D X =0.96釜液组成: 馏出液 99%丙酮,釜液1%丙酮塔顶全凝器 泡点回流回流比: R=1.5Rmin加料状态: 1.0q =单板压降: 0.7a kp ≤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。
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。
SummaryUse of various components in the mixture volatile ability difference, through the reverse flow of liquid and the gas phases, quickly, liquid two phase reverse multistage contact, phase equilibria in the thermal drive and under the constraints of the volatile components (light component) from liquid to gas phase shift, but difficult to volatile components in the gas phase into liquid phase migration, make continuous separation of the mixture, according to the process of distillation. The process, at the same time, heat transfer, mass transfer process and mass transfer process controlRaw materials department into the appropriate position from the tower tower, the tower can be divided into two segments, the segments for the rectifying section, including feed, under section contains the feed plate for the stripping section, provide liquid reflux condenser from the top of the tower, from the bottom reboiler with gas-phase reflux. Gas, liquid reflux distillation is important characteristic.In the rectifying section, the gas phase in the process of rising, gas phase constantly refined, the light component in the gas phase, and the constant enrichment in the tower light component products.In the stripping section, the liquid phase in the process of decline, the light component stripping out unceasingly, makes a restructuring was constantly enrichment in the liquid phase, a restructuring of the product at the bottom,Distillation process with other distillation process, the biggest difference is in the tower at both ends at the same time provide high purity of the liquid and the gas phases reflux, necessary conditions for distillation process mass transfer. Provide high purity backflow, make in the same conditions of theoretical plate, for highly purity distillation separation, have always been able to guarantee a certain mass transfer driving force. So, as long as enough theoretical plate, reflux is large enough, the light component in the tower could get high purity of products, and in the restructuring of the bottom to obtain high purity products.Through the operation of rectification tower, process design and calculation of the main equipment, material balance, heat balance, the selection of process parameters, equipment, design calculation, structure design and technology of the size of the column can be drawn from all kinds of design such as process flow of the tower, the operation conditions and physical parameters is reasonable, to ensure the smoothprogress of distillation process and the efficiency of as much as possible.This design is based on acetone - water content is to design a system, to sieve plate tower for separation of acetone and water distillation equipment. Sieve plate tower is the main gas liquid mass transfer in chemical production equipment, the design for the binary system of acetone - water distillation problem analysis, selection, calculation, calculation, drawing, etc., is a complete distillation design process. Through by calculated theoretical plate number 11 boards, reflux ratio is 1.3032, calculate the column efficiency is 0.446, the actual number plate for 25 pieces, feeding position for the block 7, in the plate tower design and calculation of main technological size of tower diameter of 1.2 meters, 6.6 meters high tower effectively. Through calculation of fluid mechanics, float valve tower prove the index data are up to the standard. Of tower in the design, material balance, the design process is normal, operation right.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 (2)第二部分塔的工艺计算 (4)一、查阅文献,整理有关物性数据 (4)二、全塔物料衡算与操作方程 (7)三、全塔效率的估算 (10)四、实际塔板数 (11)五、精馏塔主题尺寸的计算 (11)1 精馏段与提馏段的汽液体积流量112 塔径的计算143 塔高的计算194 塔板结构尺寸的确定205弓形降液管216开孔区面积计算227 筛板的筛孔和开孔率22六、筛板的流体力学验算 (23)1塔板压降23 2液面落差24 七、塔板负荷性能图................... 错误!未定义书签。