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。

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。

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10

2 塔径的计算12

3 塔高的计算16

4 塔板结构尺寸的确定16

5弓形降液管17

6开孔区面积计算18

7 筛板的筛孔和开孔率18

六、筛板的流体力学验算 (2)

1塔板压降2

2液面落差2

七、塔板负荷性能图 (4)

1精馏段塔板负荷性能图4

2提馏段塔板负荷性能图7

八、精馏塔的主要附属设备.............................................................................. 。

1.塔顶全凝器设计计算11

2.料液泵设计计算3管径计算12

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

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：90000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： R/Rmin=1.5

三、设计容

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