丙酮与水的连续精馏塔设计介绍.doc

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: 1303022014 姓 名: 指导教师: 2016年 1 月 8 日 １７ 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 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。亦是良好溶剂，用于涂料、黏结剂、钢瓶乙炔等。也用作稀释剂、清洁剂、萃取剂。还是制造醋酐、双丙酮醇、氯仿、碘仿、环氧树脂、聚异戊二烯橡胶等的重要原料。在无烟火药、赛璐珞、醋酸纤维、喷漆等工业中用作溶剂，以及在油脂等工业中用作提取剂。塔设备是化工，制药，环保等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。工业上对塔设备的主要要求：（1）生产能力大（2）分离效率高（3）操作弹性大（4）气体阻力小结构简单、设备取材面广等。塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。评价塔设备的基本性能的指标主要有：1、产量和通量：前者指单位时间处理物料量，而后者指单位塔截面上的单位时间的物料处理量。2、分离效率：对板式塔是指每层塔板所能达到的分离程度。填料塔则是单位填料层高度的分离能力。3、适应能力及操作弹性：对各种物料性质的适应性及在负荷波动时维持操作稳定而保持较高分离效率的能力。 流体阻力：气相通过每层塔板或单位高度填料层的压降。除上述几项主要性能外，塔的造价高低、安装、维修的难易以及长设计说明书符号表 a —— 质量百分比 a —— 填料的比表面积，m2/m3 A —— 面积，m2 C —— 比热容，kJ/kg·K d —— 管径，mm D —— 塔顶产品流量，kmol/h D —— 塔径，m Di —— 圆筒内径，mm DN —— 公称直径，mm F —— 进料量流量，kmol/h g —— 重力加速度，m/s2 G —— 汽相摩尔流率，kmol/(s·m2) H —— 扬程，m Hb —— 塔底空间高度，m Hd —— 塔顶空间高度（不包括封头），m Hf —— 液体再分布器的空间高度，m h0 —— 封头直边高度，mm HETP —— 等板高度，m Σhf —— 沿程阻力，J/kg K —— 传热系数，W/(m2·℃) l —— 管长，m L —— 液相摩尔流量，kmol/h Lh —— 液体喷淋量，m3/h Lh,min —— 最小液体喷淋量，m3/h Lw,min —— 最小润湿率，m3/(m