丙酮-水溶液筛板精馏塔设计.docVIP

处理量为7万吨/年丙酮和水体系精馏分离板式塔设计 第一部分 设计概述 一 、设计题目 二 、工艺条件 生产能力：70000吨/年（料液） 年工作日：7200小时 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.进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 酮的摩尔质量 58.08 Kg/kmol 水的摩尔质量 18.02 Kg/kmol 平均摩尔质量 M +（1-0.0937）18.02 21.774 kg/kmol M + 1-0.968 18.02 56.798 kg/kmol M +（1-0.00629）18.02 18.272 kg/kmol 原料处理量 kmol/h 最小回流比 去操作回流比为 二、全塔物料衡算与操作方程 1 全塔物料衡算 446.51 D+W 丙酮物料衡算 0.968D+0.00629W 联立解得 D kmol/h W 430.8366 kmol/h kmol/h L RD 58.698 kmol/h 2 操作方程 精馏段操作线方程： 利用图解法求理论班层数，可得： 总理论板层数 10块 ，进料板位置 实际板层数的求取 精馏段实际板层数 N‘ 17 提馏段实际板层数N“ 7 三、全塔效率的估算 用奥康奈尔法 对全塔效率进行估算： 根据丙酮—水系统t—x y 图可以查得： 塔顶第一块板 设丙酮为A物质，水为B物质 所以第一块板上： 可得： 加料板 假设物质同上： 可得： 塔底 假设物质同上： 可得： 所以全塔平均挥发度： 精馏段平均温度： 查前面物性常数（粘度表）：61.85 时， 所以 查85时，丙酮-水的组成 所以 同理可得：提留段的平均温度 查表可得在83.6时 五、精馏塔主题尺寸的计算精馏段 整理精馏段的已知数据列于表3 见下页 ，由表中数据可知： 液相平均摩尔质量：M 21.7474+56.798 /2 39.29kg/kmol 液相平均温度：tm tf+td /2 67.2+56.5 /2 61.85℃ 表6. 精馏段的已知数据 位置 进料板 塔顶 第一块板 摩尔分数 xf 0.09370 y1 xD 0.9680 yf 0.7500 x1 0.9500 摩尔质量/ MLf 20.22 MLf 56.79 Mvf 43.46 Mvl 56.08 温度/℃ 67.20 56.70 在平均温度下查得 液相平均密度为： 其中，α1 0.1580 α2 0.8420 所以，ρlm 852.35 精馏段的液相负荷L RD 1.35×43.48 58.698kmol/h