【正文】 度的回流，使在相同理論板的條件下，為精餾實現(xiàn)高純度的分離時，始終能保證一定的傳質(zhì)推動力。 在 精餾段 ,氣相在上升的過程中，氣相輕組分不斷得到精制，在氣相中不斷地增濃，在塔頂獲輕組分產(chǎn)品。該過程中，傳熱、 傳質(zhì)過程同時進(jìn)行 ，屬傳質(zhì)過程控制 原料從塔中部適當(dāng)位置進(jìn)塔，將塔分為兩段，上段為精餾段，不含進(jìn)料，下段含進(jìn)料板為提餾段，冷凝器從塔頂提供液相回流，再沸器從塔底提供氣相回流。 寫出該精餾塔的設(shè)計說明書，包括設(shè)計結(jié)果匯總和設(shè)計評價。化工原理課程設(shè)計 I 化工原理課程設(shè)計 題 目 90000噸 /年丙酮 水連續(xù)精餾塔設(shè)計 系 （院） 材料與化學(xué)工程 專 業(yè) ************ 班 級 ***** 學(xué)生姓名 *** 學(xué) 號 ********* 指導(dǎo)教師 *** 職 稱 2020 年 12 月 10 日 化工原理設(shè)計任務(wù)書 化工原理課程設(shè)計 II 設(shè)計題目 ： 丙酮－水二元物料板式精餾塔 設(shè)計條件 ： 常壓： 1p atm? 處理量： 90000 噸 /年 進(jìn)料組成： 25%丙酮， 75%水（質(zhì)量分率，下 同） 餾出液組成： ? 釜液組成： 餾出液 99%丙酮，釜液 2%丙酮 塔頂全凝器 泡點回流 回流比： R= 加料狀態(tài)： ? 單板壓降： akp? 設(shè)計任務(wù)： 完成該精餾塔的工藝設(shè)計（包括物料衡算、熱量衡算、篩板塔的設(shè)計算）。 畫出帶控制點的工藝流程圖、塔板負(fù)荷性能圖、精餾塔工 藝條件圖。 化工原理課程設(shè)計 III 摘 要 利用混合物中各組分揮發(fā)能力的差異，通過液相和氣相的回流，使氣、液兩相逆向多級接觸，在熱能驅(qū)動和相平衡關(guān)系的約束下，使得易揮發(fā)組分（輕組分）不斷從液相往氣相中轉(zhuǎn)移，而難揮發(fā)組分卻由氣相向液相中遷移，使混合物得到不斷分離，稱該過程為精餾。氣、液相回流 是精餾重要特點。 在 提餾段 ，其液相在下降的過程中，其輕組分不斷地提餾出來，使重組分在液相中不斷地被濃縮，在塔底獲得重組分的產(chǎn)品， 精餾過程與其他蒸餾過 程最大的區(qū)別，是在塔兩端同時提供純度較高的液相和氣相回流，為精餾過程提供了傳質(zhì)的必要條件。所以，只要理論板足夠多，回流足夠大時，在塔頂可能得到高純度的輕組分產(chǎn)品，而在塔底獲得高純度的重組分產(chǎn)品。 本設(shè)計是以丙酮――水物系為設(shè)計物系， 以 篩板 塔為精餾設(shè)備分離丙酮和水。 通過逐板計算得出理論板數(shù) 11 塊，回流比為 ,算出塔效率為 ，實際板數(shù)為 25 塊，進(jìn)料位置為第 7 塊，在板式塔主要工藝尺寸的設(shè)計計算中得出塔徑為 ，有效塔高 米。在此次設(shè)計中，對塔進(jìn)行了物料衡算， 本次設(shè)計過程正常， 操作合適。 1 一 、設(shè)計題目： .................................................................................................. 1 二 、工藝條件 : .................................................................................................... 1 三 、設(shè)計內(nèi)容 ...................................................................................................... 1 四、工藝流程圖 .................................................................................................... 1 第二部分 塔的工藝計算 11 3 管徑計算 12 九、設(shè)計結(jié)果一覽表 .......................................................................................... 11 十、符號說明 ...................................................................................................... 15 十一、附圖 ............................................................................................................ 1 十二、參考文獻(xiàn) .................................................................................................... 4 十三 . 設(shè)計小結(jié) 化工原理課程設(shè)計 1 第一部分 設(shè)計概述 一 、 設(shè)計題目 ： 篩板式連續(xù)精餾塔及其主要附屬設(shè)備設(shè)計 二 、 工藝條件 : 生產(chǎn)能力： 90000 噸 /年（料液） 年工作日： 300天 原料組成： 25%丙酮， 75%水（質(zhì)量分率，下同） 產(chǎn)品組成：餾出液 99%丙酮，釜液 2%丙酮 操作壓力：塔頂壓強為常壓 進(jìn)料溫度：泡點 進(jìn)料狀況：泡點 加熱方式：直接蒸汽加熱 回流比： R/Rmin= 三 、 設(shè)計 內(nèi)容 1 、 確定精餾裝置流程，繪出流程示意圖。 3 、 主要設(shè)備的工藝尺寸計算 板間距，塔徑，塔高，溢流裝置，塔盤布置等。 5 、 主要附屬設(shè)備設(shè)計計算及選型 塔頂全凝器設(shè)計計算：熱負(fù)荷，載熱 體用量，選型及流體力學(xué)計算。 四、工藝流程圖 丙酮 — 水溶液經(jīng)預(yù)熱至泡點后，用泵送入精餾塔。塔釜采用間接蒸汽化工原理課程設(shè)計 2 再沸器供熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入貯槽。熱量自塔釜輸入，物料在塔內(nèi)經(jīng)多次部分氣化與部分冷凝進(jìn)行精餾分離，由冷凝器和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。在每層板上，回流液體與上升蒸汽互相接觸，進(jìn)行熱和質(zhì)的傳遞過程。 m in DeeexyR yx?? ? = ??? 確定操作回流比： 化工原理課程設(shè)計 7 ?RR 令 5 0 1 ?? RR 二、全塔物料衡算與操作方程 (1)全塔物料衡算 WDF ?? F D WFx D x W x?? D=(2) 操作方程 精餾段 111Dnn xRyxRR?????= + 提餾段：因為泡點進(jìn)料，所以 q=1,39。/39。139。O conenell )對全塔效率進(jìn)行估算： 根據(jù) 丙酮 — 水系統(tǒng) t— x(y)圖 可以查得： ctd ? (塔頂?shù)谝粔K板 ) ? 1 ? 1 ? 化工原理課程設(shè)計 8 設(shè)丙酮為 A物質(zhì)，水為 B 物質(zhì) 所以第一塊板上： ? ? ? ? 可得： () / 1 .5 9/AAA B D BByxa yx?? ct f ? (加料板 ) ? ? 假設(shè)物質(zhì)同上： ? ? ? ? 可得： () / 29/AAA B F BByxa yx?? ctw 0100? (塔底 ) ? ? 假設(shè)物質(zhì)同上： ? ? ? ? 可得： () / 0 .9 9 7/AAA B W BByxa yx?? 所以全塔平均揮發(fā)度： 33 1 . 5 9 2 9 0 . 9 9 7 3 . 5 8DF Wa a a a? ? ? ? ? 精餾段平均溫度： 01 5 6 . 5 6 7 . 2 6 1 . 8 522DFTTTC? ?? ? ? 查前面物性常數(shù)（粘度表）： 0C 時， s? ??水 0. 51 mP a s? ??丙 酮 所以 0 . 5 3 0 . 2 4 3 0 . 5 2 0 . 7 5 7 0 . 5 1 5 miix P a s??? ? ? ? ? ? ??精 查 時，丙酮 水的組成 ?水 ?水 ?丙 酮 ?丙 酮 所以 0 . 2 4 5(E =0 . 4 9 3 . 5 8 0 . 5 1 5 =0 . 4 2T ?精 ） （ ） 同理可得：提留段的平均溫度 0BF2 1 0 0 6 7 . 2 8 3 . 622TTTC? ?? ? ? 查表可得在 時 0 . 2 4 5E = 0 . 4 9 3 . 5 8 0 . 3 3 6 = 0 . 4 6 8T ?（ 提 ） （ ） 四、實際塔板數(shù) 實際塔板數(shù) TTP ENN ? 化工原理課程設(shè)計 9 （ 1）精餾段：R 6N = =，取整 15 塊，考慮安全系數(shù)加一塊為 15 塊。 故進(jìn)料板為第 16 塊，實際總板數(shù)為 25 塊。 表 7 精餾段的汽液相負(fù)荷 名稱 汽相 液相 平均摩爾質(zhì)量 / /kg kmol 平均密度 / 3/kgm 體積流量 / 3/mh 提餾段 的汽液體積流量 Qn’L=Qn,L+Qn,F Qn’L=68+=Qn’V=Qn,V Qn’V=(R+1)Qn,D= 整理提餾段的已知數(shù)據(jù)列于表 8，采用