完整word版,丙酮-水连续精馏塔设计说明书 吴熠
课程设计报告书丙酮-水连续精馏浮阀塔的设计
学院化学与化工学院
专业化学工程与工艺
学生姓名吴熠
学生学号 201230361316
指导教师江燕斌
课程编号 137137
课程学分 3
起始日期 2014.12.30
目录
目录.................................................. III 第1部分设计任务书 (5)
1.1设计题目：丙酮-水连续精馏浮阀塔的设计 (5)
1.2设计条件 (5)
1.3设计任务 (5)
第2部分设计方案及工艺流程图 (6)
2.1设计方案 (6)
2.2工艺流程图 (6)
第3部分设计计算与论证 (7)
3.1精馏塔的工艺计算 (7)
3.1.1全塔物料衡算 (7)
3.1.2实际回流比 (8)
3.1.3理论塔板数确定 (8)
3.1.4实际塔板数确定 (9)
3.1.5塔的工艺条件及有关物性数据计算 (10)
3.1.6塔的塔体工艺尺寸计算 (13)
3.2塔板工艺尺寸的计算 (16)
3.2.1溢流装置计算 (16)
3.2.2塔板布置及浮阀排列 (17)
3.3塔板的流体力学性能的验算 (21)
3.3.1阻力计算 (21)
3.3.2液泛校核 (21)
3.3.3雾沫夹带 (22)
3.3.4雾沫夹带验算 (23)
3.4塔板负荷性能图 (24)
3.4.1精馏段塔板负荷性能计算过程 (24)
3.4.2提馏段塔板负荷性能计算过程 (25)
3.5接管尺寸的确定 (27)
3.5.1液流管 (27)
3.5.2蒸气接管 (27)
3.6附属设备 (28)
3.6.1冷凝器 (28)
3.6.2原料预热器 (28)
3.6.3塔釜残液冷凝器 (29)
3.6.4冷却器 (29)
3.7塔的总体结构 (30)
3.7.1人孔及手孔 (30)
3.7.2封头 (30)
3.7.3裙座 (30)
3.7.4塔高 (30)
3.7.5壁厚 (31)
第4部分设计结果汇总 (32)
第5部分小结与体会 (34)
第6部分参考资料 (34)
第1部分设计任务书
1.1设计题目：丙酮-水连续精馏浮阀塔的设计
1.2设计条件
在常压操作的连续精馏浮阀塔内分离丙酮-水混合物。生产能力和产品的质量要求如下：
任务要求(工艺参数)：
1.塔顶产品(丙酮)：3.0 t/hr, x D=0.98(质量分率)
2.塔顶丙酮回收率：η=0.99(质量分率)
3.原料中丙酮含量：质量分率=(
4.5+1*33)%=37.5%
4.原料处理量：根据1、2、3返算进料F、x F、W、 x W
5.精馏方式：直接蒸汽加热
操作条件：
①常压精馏
②进料热状态q=1
③回流比R=3R min
④加热蒸汽直接加热蒸汽的绝对压强 1.5atm
冷却水进口温度25℃、出口温度45℃，热损失以5%计
⑤单板压降≯0.7kPa
1.3设计任务
1.确定双组份系统精馏过程的流程，辅助设备，测量仪表等，并绘出工艺流程示意图，表明所需的设备、管线及有关观测或控制所必需的仪表和装置。
2.计算冷凝器和再沸器热负荷。塔的工艺设计：热量和物料衡算，确定操作回流比，选定板型，确定塔径，塔板数、塔高及进料位置
3.塔的结构设计：选择塔板的结构型式、确定塔的结构尺寸；进行塔板流体力学性能校核（包括塔板压降，液泛校核及雾沫夹带量校核等）。
4.作出塔的负荷性能图，计算塔的操作弹性。
5.塔的附属设备选型, 计算全套装置所用的蒸汽量和冷却水用量，和塔顶冷凝器、塔底蒸馏釜的换热面积，原料预热器的换热面积与泵的选型，各接管尺寸的确定。
第2部分设计方案及工艺流程图
2.1设计方案
本设计任务为分离丙酮-水二元混合物。对于该非理想二元混合物的分离，应使用连续精馏。含丙酮37.5%（质量分数）的原料由进料泵输送至高位槽。通过进料调节阀调节进料流量，经与釜液进行热交换温度升至泡点后进入精馏塔进料板。塔顶上升蒸汽使用冷凝器，冷凝液在泡点一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。该物系属于易分离物系（标况下，丙酮的沸点56.2°C），塔釜为直接蒸汽加热，釜液出料后与进料换热，充分利用余热。
2.2工艺流程图
第3部分 设计计算与论证
3.1精馏塔的工艺计算
3.1.1全塔物料衡算
3.1.1.1原料液、塔顶及塔底产品的摩尔分数 丙酮（36C H O ）的摩尔质量：58.08/A M kg kmol = 水（2H O ）的摩尔质量：M B =18.015kg/kmol 则各部分的摩尔分数为：
11 (3.1) (3.2) D A
D D A
B
F A
F F A
B W A
w M D w w M M w M F w w M M w M W x x x --=+=+
=
1 (3.3)
W W A
B
w w M M -+
3.1.1.2原料液、塔顶及塔底产品的平均摩尔质量
(1-) (3.4)(1-) (3.5)(1-) D D A D B F F A F B W W A W B M x M x M M x M x M M x M x M =+=+=+ (3.6)
3.1.1.3塔顶产品物质的量
D =W D /M D （3.7） 3.1.1.4物料衡算
总物料衡算（直接蒸汽加热）：
F = W + D （3.8） 轻组分（丙酮）衡算：
(3.9)F W D Fx Wx Dx =+
回收率计算：
η=Dx D /Fx F (3.10)
求解得到：F=325.8745kmol/h D=53.9504kmol/h W=271.9241kmol/h x D =0.9383 x W =0.0018805 x F =0.1569
3.1.2实际回流比
3.1.2.1最小回流比及实际回流比确定
根据101.325KPa下，丙酮-水的汽液平衡组成关系绘出丙酮-水t-x-y和x-y图，泡点进料，所以q=1，q线为过x F=0.1569的竖直线。本平衡具有下凹部分，在相平衡图上过（x D，x D）点作平衡线的切线，得切点(x q，y q)=（0.7836，0.8875）
据R min=x D?y q
y q?x q
得
Rmin=0.4887
初步取实际操作回流比为理论回流比的3倍：
R=Rmin×3=1.4661
3.1.2.2操作线
精馏段操作线方程：y n+1=R
R+1X+1
R+1
x d=0.5945 Xn +0.3805
提馏段操作线方程：y n+1=w
s x n?w
s
x w=3.0438Xn-0.003818
3.1.2.3汽、液相热负荷计算
（1）精馏段：
L1=RD=79.0967kmol/h
V1=(R+1)D=133.0471kmol/h
（2）提馏段：
据F + S= D + W，得
V2=S=V1=133.0471kmol/h
L2=W=404.9712kmol/h
x W=0.0012545
3.1.3理论塔板数确定
在平衡曲线即x-y曲线图上做操作线，在平衡线与操作线间画阶梯，过精馏段操作线与q线焦点，直到阶梯与平衡线交点小于0.0012545为止，由此，得到理论板8块（塔釜算一块板），进料板为第5块理论板。如下CAD作图：
3.1.4实际塔板数确定
板效率与塔板结构、操作条件、物质的物理性质及流体力学性质有关，它反应了实际塔板上传质过程进行的程度。板效率可用奥康奈尔公式计算：
E T=0.49(αμ)?0.245
注：α——塔顶与塔底平均温度下的相对挥发度
μ——塔顶与塔底平均温度下的液相粘度mPa?s
L
据液相组成在3.1图中查得温度，再计算出精馏段与提馏段的均温查得液相组成。
具体过程如下：
=(64.98+56.61)/2=60.795 0C
精馏段均温：t
1
提馏段均温：t
=(64.98+98.92)/2=81.95 0C
2
其中，x B=1?x A，y B=1?y A
相对挥发度：α=y A/x A
y B/x B
3=9.2825
全塔平均挥发度：αm=√αD×αF×αW
在数据手册中查得对应温度下的黏度：
精馏段：丙酮：μA1=0.2292mPa ?s ，水：μB1=0.4638mPa ?s ； 提馏段：丙酮：μA2=0.1951mPa ?s ，水：μB2=0.3478mPa ?s 液相黏度：
精馏段：μl1=x A ×μA1+(1?x A )×μB1=0.3578mPa ?s 提馏段：μl2=x A ×μA2+(1?x A )×μB2=0.3430mPa ?s 塔板效率：
精馏段：E T1=0.49(αμ)?0.245=0.4089 提馏段：E T2=0.49(αμ)?0.245=0.2662 实际塔板数： 精馏段：N P1=N T1E T1=10 提馏段：N P2=
N T2E T2
=15
精馏段实际塔板数为N P1=10块。 提馏段实际塔板数为N P2=15块。
全塔所需要的实际塔板数：N P =N P1+N P2=25块，进料板位于第11块。 全塔效率： E T =N
T N P
=0.32
3.1.5塔的工艺条件及有关物性数据计算 3.1.5.1操作压力计算 塔顶操作压力；P D=101.325kpa 每层塔板压降：0.7kPa P ?=；
进料板的压力： P F =P D +0.7×10=108.325kpa 塔底操作压力：P W =P D +0.7×25=118.825kpa 精馏段平均压力：P M1=
P D +P F
2=104.825kpa 提馏段平均压力： P M2=P W +P F
2
=113.575kpa
3.1.5.2操作温度计算
塔顶温度：t d =56.61℃； 进料板温度：t f =64.98℃； 塔釜温度：t w =98.92℃ 精馏段平均温度：t m1=t d +t f 2=60.80℃ 提馏段平均温度：t m2=
t f +t w 2
=81.95℃
3.1.5.3平均摩尔质量计算
塔顶平均摩尔质量：M ldm =55.6080kg/kmol
M vdm =56.3893kg/kmol 进料板平均摩尔质量：M lfm =24.3012kg/kmol M vfm =49.0934kg/kmol 塔底平均摩尔质量：M lwm =18.0653kg/kmol
M vwm =19.4161kg/kmol
精馏段平均摩尔质量：M LM1=
M ldm +M lfm
2
=39.9546kg/kmol
M VM1=
M Vdm +M Vfm
=52.7414kg/kmol
提馏段平均摩尔质量：M LM2=
M lwm +M lfm
2
=21.1833kg/kmol
M VM2=
M Vwm +M Vfm
2
=34.2548kg/kmol
3.1.5.4平均密度计算
气相平均密度计算：由理想气体状态方程，即
ρVM1=P M1×M VM1
R ×T M1=2.6212kg/m3
ρVM2=P M2×M VM2
R ×T M2
=1.7026kg/m3
液相平均密度计算：
1
(3.32)i i Lm
αρρ=∑
注：i α——为该物质的质量分数
塔顶平均密度计算：由t d =56.61℃，查手册得3745kg/m A ρ=，3985.5kg/m B ρ= αD =0.98
ρldm =1
α
ρa ?+(1?α)pb
?=748.654kg/m3 进料板平均密度计算：由t F =64.98℃，查手册得3742.5kg/m A ρ=，3980.5kg/m B ρ=
αF =0.375
ρlfm =
1
αρa
?+(1?α)ρb ?=875.289kg/m3
塔底平均密度计算：由t W =98.92℃，查手册得3705kg/m A ρ=，3958.4kg/m B ρ= αW =
0.0012545×58.08
0.0012545×58.08+(1?0.0012545)×18.015
=0.004033
ρLWm =1αW
ρA
+(1?αW )/ρB
=957.013kg/m 3
精馏段平均密度：
ρlm1=
ρldm +ρlfm
2
=811.972kg/m3 提馏段平均密度：
ρlm2=
ρlwm +ρlfm
2
=916.151kg/m3
3.1.5.5液体平均表面张力计算
对于二元有机物-水溶液表面张力可用下试计算：σ
lm
=∑x i σi
（1）塔顶表面张力：由t D =56.61℃，查表得：σA1=19.03mN/m ；
σB1=66.57mN/m
求得：σldm =21.9632mN/m （2）进料板表面张力：由t F =64.98℃，查表得：σA2=18.29mN/m σB2=65.21mN/m
求得：σlfm =57.8483mN/m
（3）塔釜表面张力：由t W =98.92℃ 查表得：σA3=14.4mN/m σB3=58.6mN/m 求得：σlwm =58.5445mN/m （4) 精馏段平均表面张力：σlm1=39.9058mN/m （5）提馏段平均表面张力：σlm2=58.1964mN/m 3.1.5.6平均黏度计算 ①液体平均黏度计算：
lg lg (3.38)Lm i i x μμ=∑ 塔顶平均黏度：由t d =56.61℃，查手册，得到：μA1=0.241mPa ?s μB1=0.52mPa ?s 求得：μldm =0.2527mPa ?s 进料板平均黏度：由t f =64.65℃，查手册，得到：μA2=0.22mPa ?s μB2=0.435mPa ?s
求得：μlFm =0.3909mPa ?s
塔底平均黏度：由t w =98.85℃，查手册，得到：，μA3=0.17mPa ?s
μB3=0.27mPa?s
求得：μlWm=0.2698mPa?s 精馏段液体平均黏度：
μlm1=μldm+μlFm
2
=0.3218mPa?s
提馏段液体平均黏度：
μlm2=μlwm+μlFm
2
=0.3304mPa?s
②气体平均黏度计算：lgμVm=∑y i lgμi
塔顶平均黏度：由t d=56.61℃，查手册，得到：μA1=0.0784mPa?s
μB1=0.1007mPa?s
求得：μVdm=0.07923mPa?s 进料板平均黏度：由t f=64.65℃，查手册，得到：μA2=0.07874mPa?s
μB2=0.1058mPa?s
求得：μVFm=0.08413mPa?s 塔底平均黏度：由t w=98.85℃，查手册，得到：，μA3=0.0907mPa?s
μB3=0.1172mPa?s
求得：μVWm=0.1162mPa?s 精馏段液体平均黏度：
μVm1=μVdm+μVFm
2
=0.08168mPa?s
提馏段液体平均黏度：
μVm2=μVwm+μVFm
2
=0.1002mPa?s
3.1.6塔的塔体工艺尺寸计算3.1.6.1塔径计算
（1）精馏段
精馏段的气、液相体积流率为：
V s=
VM VM
3600ρVM
=0.7436m3/s
L s=
LM LM
3600ρLM
=0.001081m3/s
查史密斯关联图，横坐标为：L S1
v s1×√(ρlm1
ρvm1
)=0.02559
取板间距0.4m T H =，板上液层高度h L =0.06m 则： H T ?h L =0.34m 查图得：200.075C =
C =C 20×(
σ
lm
20
)0.2=0.08611
u max =C √(ρL ?ρV
ρV
)=1.5131m/s
取安全系数为0.7，则空塔气速为：u =0.7×u max =1.0592m/s D =√(4V
uπ)=0.9454
按标准塔径圆整后为：D =1.0m 截塔面积为：A T =π
4D 2=0.7854m 2
实际空塔气速：u =V
S A T
=0.9468m/s
（2）提馏段
提馏段的气、液相体积流率为：
V s2=
SM VM2
3600ρVM2
=0.7436m/s
L s2=LM LM2
3600ρLM2
=0.002601m 3/s
查史密斯关联图，横坐标为： L S2v s2
×√(ρ
lm2ρvm2
)=0.08114
取板间距0.4m T H ，板上液层高度h L =0.06m 则： H T ?h L =0.34m 查图得：C 20=0.072
C =C 20×(σlm2)0.2
=0.08915
u max
=C √(ρL ?ρV
ρV
)=2.0661m/s
取安全系数为0.6，则空塔气速为：u =0.6×u max =1.2396m/s D =√(4V
uπ)=0.8739
按标准塔径圆整后为： D =1.0m 截塔面积为：A T =π
4D 2=0.7854m 2 实际空塔气速： ：u =V
S A T
=0.9468m/s
3.1.6.2精馏塔有效高度计算 精馏段有效高度 Z 1=(N P1?1)H T =3.6m 提馏段有效高度
Z 2=(N P2?1)H T =5.6m
在进料板上方开一个人孔，其高度为0.8m ，故精馏塔有效高度:
z =z 1+z 2+0.8=10m
3.2塔板工艺尺寸的计算
3.2.1溢流装置计算 3.2.1.1 精馏段
因塔径D=1.0m ，可选用单溢流弓形降液管，凹型受液盘，不设进堰口。各项计算如下： ① 堰长
w
l
取l w =1.0×0.60=0.6m ② 弓形降液管宽度d W 和截面积f A
由l w D =0.60查弓形降液管参数图得：A
f A T
=0.0520；
W d D
=0.1000
故 A f =A T ×0.0520=0.04084m 2
W d =0.1D =0.10m
验算液体在降液管中停留时间,即：
θ=A f H T/L S1=15.1122>5s
故降液管设计合理。 ③ 堰上层液高度
ow
h
由w L ow h h h =-，选用平直堰，堰上液层高度：（E=1）
h ow =
2.841000E(l h1l w
)23?
=9.8773mm 因为6mm 取板上清液层高度h l =60mm ，故h w =h l ?h ow =50.12mm 因为0.05?h OW h h O =h W ?0.006=0.04412m h 0=44.12mm >25mm 。 故降液管底隙高度设计合理 3.2.1.2提馏段 ①堰长w l 取l w =1.0×0.60=0.6m ②弓形降液管宽度d W 和截面积f A 由l w D =0.60查弓形降液管参数图得：A f A T =0.0520； W d D =0.1000 故 A f =A T ×0.0520=0.04084m 2 W d =0.1D =0.10m 验算液体在降液管中停留时间,即： θ=A f H T/L S1=6.2807>5s 故降液管设计合理。 ③堰上层液高度 ow h 由w L ow h h h =-，选用平直堰，堰上液层高度：（E=1） h ow = 2.84E(l h1w )23? =17.74mm 因为6mm 取板上清液层高度h l =60mm ，故h w =h l ?h ow =42.26mm 因为0.05?h OW h h O =h W ?0.006=0.03626m h 0=36.26mm >25mm 。 故降液管底隙高度设计合理 3.2.2塔板布置及浮阀排列 3.2.2.1精馏段 （1）阀孔数 选用F 1型浮阀（重阀），当板上浮阀刚刚全开时，阀孔动能因子F O =(9~12)kg 1 2 s ?1 m ? 12 取F 0=10，由阀孔直径d=0.039m ，F 0=u 0√ρV ，得 u 0= F ρV = 10√2.6212 =6.1766m/s N =V S π 4 d 02 u 0 =100.7792≈101个 （2）塔板布置 ①塔板分块 因为塔径D =1000mm >900mm ，故采用分块式。 ②边缘区宽度确定 取两边安定区宽度W s=W s′=0.075m，降液管宽度W d=0.1，无效区W c=0.055③鼓泡区面积 单溢流塔板，选用等腰三角形叉排，因为分块式塔板，故t=A P N×t′ 开孔区面积A P计算： A P=2(x√R?x+ π 1800 R2arcsin x R ) x=D 2 ?(W d+W s)=0.325m R= D 2 ?w c=0.445m 所以, A P=0.5219m2 （3）浮阀孔排列 取t′=75mm，得t=0.06890m 用CAD作图得浮阀排列 得实际筛孔数N=87个 验算阀孔动能因数及塔板开孔率： u 0=V S π 4 d 02N =7.1549m/s ，F 0=u 0√ρV =11.5838kg 12 s ?1 m ? 12 ， 符合F O =(9~12)kg 12 s ?1 m ? 12 塔板开孔率?=N(d o D )2 ×100%=13.23% ?在10%~14%之间，设计结果合理。 3.2.2.2提馏段 （1）阀孔数 取F 0=10，由阀孔直径d=0.039m ，F 0=u 0√ρV ，得 u 0= √ρV = √1.7026 =7.6638m/s N =V S π 4 d 02 u 0 =81.2225≈82个 （2）塔板布置 ①塔板分块 因为塔径D =1000mm >900mm ，故采用分块式。 ②边缘区宽度确定 取两边安定区宽度W s =W s ′=0.075m ，降液管宽度W d =0.1，无效区W c =0.055 ③鼓泡区面积 单溢流塔板，选用等腰三角形叉排，因为分块式塔板，故t =A P N×t 开孔区面积A P 计算： A P =2(x √R 2?x 2+ π0R 2 arcsin x ) x = D 2 ?(W d +W s )=0.325m R =D 2 ?w c =0.445m 所以, A P =0.5219m 2 （3）浮阀孔排列 取t ′=75mm ，得t =0.08486m 用CAD 作图得浮阀排列 得实际筛孔数N=71个 验算阀孔动能因数及塔板开孔率： u 0=V S π 4 d 02N =8.7672m/s ，F 0=u 0√ρV =11.4398kg 12 s ?1 m ? 12 ， 符合F O =(9~12)kg 12 s ?1 m ? 12 塔板开孔率?=N(d o D )2 ×100%=10.80% ?在10%~14%之间，设计结果合理。 吉林化工学院 化工原理课程设计题目水吸收丙酮填料吸收塔的设计 教学院化工与生物技术学院 专业班级生工1101 学生姓名 学生学号 指导教师张卫华 2013年12月 19 日 课程设计任务书 1、设计题目：水吸收丙酮过程填料吸收塔的设计； 试设计一座填料吸收塔，用于脱除混于空气中的丙酮气体。混合气体的处理量为1550（m3/h），其中含空气为96％，丙酮气为4％（mol分数），要求丙酮回收率为98％（mol分数），采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小用量的倍。（25C°下该系统的平衡关系为y＝） 2、工艺操作条件： （1）操作平均压力常压 （2）操作温度t=25℃ （3）填料类型及规格自选。 3、设计任务： 完成吸收工艺设计与计算，有关附属设备的设计和选型，绘制吸收系统的工艺流程图和吸收塔的工艺条件图，编写设计说明书。 目录 摘要........................................................................ III 第1章绪论 (1) 吸收技术概况 (1) 吸收设备的发展 (1) 吸收在工业生产中的应用..................................... 错误!未定义书签。 吸收的应用......................................................... 错误! 未定义书签。 塔设备在化工生产中的作用和地位..................................... 错误! 未定义书签。 化工生产对塔设备的要求.............................................. 错误! 未定义书签。 第2章设计方案............................................................... 错误!未定义书签。 吸收剂的选择............................................................. 错误! 未定义书签。 2. 2吸收工艺流程的确......................................................... 错误!未定义书签。 吸收工艺流.......................................................... 错误! 未定义书签。 吸收工艺流程图及工艺过程说明........................................ 错误! 未定义书签。 吸收塔设备及填料的选择...................................... 错误!未定义书签。 吸收塔的设备选择.................................................... 错误! 未定义书签。 填料的选择.......................................................... 错误! 未定义书签。 操作参数的选择...........................................................错误! 未定义书签。 操作温度的选择..................................................... 错误! 未定义书签。 操作压力的选择..................................................... 错误! 未定义书签。 第3章吸收塔的工艺计算...................................................错误!未定义书签。 基础物性数据................................................ 错误!未定义书签。 液相物性数据....................................................... 错误! 未定义书签。 气相物性数据....................................................... 错误! 未定义书签。 物料衡算.................................................... 错误!未定义书签。 填料塔的工艺尺寸的计算...................................... 错误!未定义书签。 塔径的计算......................................................... 错误! 课程设计报告书丙酮-水连续精馏浮阀塔的设计 学院化学与化工学院 专业化学工程与工艺 学生姓名吴熠 学生学号 201230361316 指导教师江燕斌 课程编号 137137 课程学分 3 起始日期 2014.12.30 目录 目录.................................................. III 第1部分设计任务书 (5) 1.1设计题目：丙酮-水连续精馏浮阀塔的设计 (5) 1.2设计条件 (5) 1.3设计任务 (5) 第2部分设计方案及工艺流程图 (6) 2.1设计方案 (6) 2.2工艺流程图 (6) 第3部分设计计算与论证 (7) 3.1精馏塔的工艺计算 (7) 3.1.1全塔物料衡算 (7) 3.1.2实际回流比 (8) 3.1.3理论塔板数确定 (8) 3.1.4实际塔板数确定 (9) 3.1.5塔的工艺条件及有关物性数据计算 (10) 3.1.6塔的塔体工艺尺寸计算 (13) 3.2塔板工艺尺寸的计算 (16) 3.2.1溢流装置计算 (16) 3.2.2塔板布置及浮阀排列 (17) 3.3塔板的流体力学性能的验算 (21) 3.3.1阻力计算 (21) 3.3.2液泛校核 (21) 3.3.3雾沫夹带 (22) 3.3.4雾沫夹带验算 (23) 3.4塔板负荷性能图 (24) 3.4.1精馏段塔板负荷性能计算过程 (24) 3.4.2提馏段塔板负荷性能计算过程 (25) 3.5接管尺寸的确定 (27) 3.5.1液流管 (27) 3.5.2蒸气接管 (27) 3.6附属设备 (28) 3.6.1冷凝器 (28) 3.6.2原料预热器 (28) 3.6.3塔釜残液冷凝器 (29) 3.6.4冷却器 (29) 3.7塔的总体结构 (30) 3.7.1人孔及手孔 (30) 3.7.2封头 (30) 3.7.3裙座 (30) 3.7.4塔高 (30) 3.7.5壁厚 (31) 第4部分设计结果汇总 (32) 第5部分小结与体会 (34) 第6部分参考资料 (34) 课程设计任务书 一、课题名称 苯——甲苯混合体系分离过程设计 二、课题条件（原始数据） 1、设计方案的选定 原料：苯、甲苯 年处理量：108000t 原料组成（甲苯的质量分率）：0.5 塔顶产品组成：%99>D x 塔底产品组成：%2 设计容 摘要：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﹑石油化工等工业中得到广泛的应用。本设计的题目是苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计。在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。关键词：板式塔；苯--甲苯；工艺计算；结构图 一、简介 塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。 工业上对塔设备的主要要：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。 板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。 苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体，易挥发。苯比水密度低，密度为0.88g/ml，但其分子质量比水重。苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。 甲苯是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95 ℃，沸点为111 ℃。甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，密度为0．866克／厘米3，对光有很强的折射作用（折射率：1,4961）。甲苯 兰州交通大学化工原理课程设计 化工原理课程设计 课程名称: ____填料塔设计____ 设计题目: ____水吸收丙酮____ 院系: ___ 化学学院_____ 学生姓名: _____ 荆卓_______ 学号: ____ 200907134____ 专业班级: ____化艺093班____ 指导教师: ______张玉洁______ 化工原理课程设计任务书 （一）设计题目：水吸收空气中的丙酮填料塔的工艺设计（二）设计条件 1．生产能力:每小时处理混合气体9000Nm3 /h 2．设备形式:填料塔 3．操作压力：101.3KPa 4．操作温度:298K 5．进塔混合气体中含丙酮4%（体积比） 6．丙酮的回收率为99% 7．每年按330天计，每天按24小时连续生产 8．建厂地址：兰州地区 9．要求每米填料的压降都不大于103Pa。 （三）设计步骤及要求 1．确定设计方案 （1）流程的选择 （2）初选填料的类型 （3）吸收剂的选择 2．查阅物料的物性数据 （1）溶液的密度、粘度、表面张力、氨在水中的扩散系数（2）气相密度、粘度、表面张力、氨在空气中的扩散系数 （3）丙酮在水中溶解的相平衡数据 3．物料衡算 （1）确定塔顶、塔底的气流量和组成 （2）确定泛点气速和塔径 （3）校核D/d>8~10 （4）液体喷淋密度校核：实际的喷淋密度要大于最小的喷淋密度。4．填料层高度计算 5．填料层压降核算 如果不符合上述要求重新进行以上计算 6．填料塔附件的选择 （1）液体分布装置 （2）液体再分布装置 （3）填料支撑装置 （4）气体的入塔分布. (四）参考资料 1、《化工原理课程设计》贾绍义柴诚敬天津科学技术出版 2、《现代填料塔技术》王树盈中国石油出版 3、《化工原理》夏清天津科学技术出版 （五）计算结果列表（见下页） 课程设计报告书丙酮水连续精馏浮阀塔的设计学院化学与化工学院 专业化学工程与工艺 学生姓名吴熠 学生学号 指导教师江燕斌 课程编号 课程学分 起始日期 目录 \ "" \ \ \ 第部分设计任务书 设计题目：丙酮水连续精馏浮阀塔的设计 设计条件 在常压操作的连续精馏浮阀塔内分离丙酮水混合物。生产能力和产品的质量要求如下： 任务要求(工艺参数)： .塔顶产品(丙酮)：, (质量分率) .塔顶丙酮回收率：η=0.99(质量分率) .原料中丙酮含量：质量分率(*) .原料处理量：根据、、返算进料、、、 .精馏方式：直接蒸汽加热 操作条件： ①常压精馏 ②进料热状态q=1 ③回流比R=3R min ④加热蒸汽直接加热蒸汽的绝对压强 冷却水进口温度℃、出口温度℃，热损失以计 ⑤单板压降≯ 设计任务 .确定双组份系统精馏过程的流程，辅助设备，测量仪表等，并绘出工艺流程示意图，表明所需的设备、管线及有关观测或控制所必需的仪表和装置。 .计算冷凝器和再沸器热负荷。塔的工艺设计：热量和物料衡算，确定操作回流比，选定板型，确定塔径，塔板数、塔高及进料位置 .塔的结构设计：选择塔板的结构型式、确定塔的结构尺寸；进行塔板流体力学性能校核（包括塔板压降，液泛校核及雾沫夹带量校核等）。 .作出塔的负荷性能图，计算塔的操作弹性。 .塔的附属设备选型,计算全套装置所用的蒸汽量和冷却水用量，和塔顶冷凝器、塔底蒸馏釜的换热面积，原料预热器的换热面积与泵的选型，各接管尺寸的确定。 第部分设计方案及工艺流程图 设计方案 本设计任务为分离丙酮水二元混合物。对于该非理想二元混合物的分离，应使用连续精馏。含丙酮（质量分数）的原料由进料泵输送至高位槽。通过进料调节阀调节进料流量，经与釜液进行热交换温度升至泡点后进入精馏塔进料板。塔顶上升蒸汽使用冷凝器，冷凝液在泡点一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。该物系属于易分离物系（标况下，丙酮的沸点°），塔釜为直接蒸汽加热，釜液出料后与进料换热，充分利用余热。 工艺流程图 目录 目录............................................................... I 摘要.............................................................. I II 第1章绪论.. (1) 1.1吸收技术概况 (1) 1.2吸收设备的发展 (1) 1.3吸收在工业生产中的应用 (2) 第2章设计方案 (3) 2.1 吸收剂的选择 (3) 2.2 吸收流程的选择 (3) 2.3吸收塔设备及填料的选择 (4) 2.4 吸收参数的选择 (5) 第3章吸收塔的工艺计算 (6) 3.1 基础物性数据 (6) 3.1.1 液相物性数据 (6) 3.1.2 气相物性数据 (6) 3.1.3 气液相平衡数据 (6) 3.2 物料衡算 (7) 3.3 填料塔的工艺尺寸的计算 (7) 3.3.1 塔径的计算 (7) 3.3.2 填料塔填料层高度的计算 (9) 3.4 塔附属高度的计算 (12) 3.5 液体初始分布器和再分布器的选择与计算 (12) 3.5.1 液体分布器 (12) 3.5.2 液体再分布器 (12) 3.5.3 塔底液体保持管高度 (13) 3.6 其他附属塔内件选择的选择 (13) 3.7 吸收塔的流体力学参数计算 (13) 3.7.1 吸收塔的压力降 (13) 3.7.2 吸收塔的泛点率 (14) 3.7.3 气体动能因子 (14) 3.8 附属设备的计算与选择 (15) 3.8.1 离心泵的选择与计算 (15) 3.8.2 吸收塔的主要接管尺寸的计算 (16) 结论 (18) 目录 目录 ............................................................................................................................................ I 第1章概述 (1) 1.1吸收塔的概述 (1) 1.2吸收设备的发展 (1) 1.3吸收过程在工业生产上应用 (2) 第2章设计方案 (3) 2.1设计任务 (3) 2.2吸收剂的选择 (3) 2.3吸收流程的确定 (4) 2.4吸收塔设备的选择 (5) 2.5吸收塔填料的选择 (5) 第3章吸收塔的工艺计算 (9) 3.1基础物性数据 (9) 3.1.1液相物性数据 (9) 3.1.2气相物性数据 (9) 3.1.3气液相平衡数据 (9) 3.2物料衡算 (10) 3.3填料塔的工艺尺寸的计算 (11) 3.3.1塔径的计算 (11) 3.3.2填料层高度计算 (12) 3.4填料层压降的计算zz (14) 第4章塔内件及附属设备的计算 (15) I 4.1液体分布器的计算 (15) 4.2选用DN 2.5 Φ32无缝钢管 (15) 4.2.1填料塔附属高度的计算 (16) 4.3填料支撑板 (16) 4.4填料压紧装置 (17) 4.5气进出管的选择 (17) 4.6液体除雾器 (18) 4.7筒体和封头的设计 (19) 4.8手孔的设计 (20) 4.9法兰的设计 (20) 第5章设计总结 (23) 符号说明 (25) 参考文献： (27) 致谢 (28) 1. 设计方案简介 1.1设计方案的确定 本设计任务为分离丙酮—水混合物提纯丙酮，采用连续精馏塔提纯流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.5倍。塔釜采用直接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 1.2 操作条件和基础数据 进料中丙酮含量（质量分率）35%； 产品中丙酮含量（质量分率）99%； 塔釜中丙酮含量（质量分率）不大于0.04； 进料量F=2000kg/h； 操作压力塔顶压强为常压 进料温度泡点； 1.3工艺流程图 2.精馏塔的物料衡算 2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 丙酮的摩尔质量 M A =58.08kg/kmol 水的摩尔质量 M B =18.02kg/kmo l x F =02 .18/56.008.58/35.008 .58/35.0+=0.143 x D =02 .18/01.008.58/99.008 .58/99.0+=0.968 x W =02 .18/69.008.58/40.008 .58/40.0+=0.013 2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 M F =0.143×58.08+（1-0.143）×18.02=23.75kg/kmol M D =0.968×58.08+（1-0.968）×18.02=56.80kg/kmol M W =0.013×58.08+（1-0.013）×18.02=18.54kg/kmol 2.3 物料衡算 原料进料量为2000kg/h F=2000/27.51=72.70kmol/h 总物料衡算 72.70=D+W 丙酮的物料衡算 72.70×0.143=0.968D+0.013W 联立解得 D=9.90 W=62.80 摘要 空气-丙酮混合气填料吸收塔设计任务为用水吸收丙酮常压填料塔，即在常压下，从含丙酮1.82%、相对湿度70%、温度35℃的混合气体中用25℃的吸收剂清水在填料吸收塔中吸收回收率为90%丙酮的单元操作。设计主要包括设计方案的确定、填料选择、工艺计算等内容，其中整个工艺计算过程包括确定气液平衡关系、确定吸收剂用量及操作线方程、填料的选择、确定塔径及塔的流体力学性能计算、填料层高度计算、附属装置的选型以及管路及辅助设备的计算，在设计计算中采用物料衡算、亨利定律以及一些经验公式，该设计的成果有设计说明书和填料吸收塔的装配图及其附属装置图。 目录 摘要............................................................ I 水吸收丙酮填料塔设计. (1) 第一章任务及操作条件 (1) 第二章设计方案的确定 (2) 2.1 设计方案的内容 (2) 2.1.1 流程方案的确定 (2) 2.1.2 设备方案的确定 (2) 2.2 流程布置 (3) 2.3 收剂的选择 (3) 2.4 操作温度和压力的确定 (3) 第三章填料的选择 (4) 3.1填料的种类和类型 (4) 3.1.1 颗粒填料 (4) 3.1.2 规整填料 (4) 3.2 填料类型的选择 (4) 3.3填料规格的选择 (5) 3.4填料材质的选择 (5) 第四章工艺计算 (6) 4.1 物料计算 (6) 4.1.1 进塔混合气中各组分的量 (6) 4.1.2 混合气进出塔的摩尔组成 (6) 4.1.3 混合气进出塔摩尔比组成 (7) 4.1.4 出塔混合气量 (7) 4.2气液平衡关系 (7) L (7) 4.3 吸收剂(水)的用量s X (8) 4.4 塔底吸收液浓度 1 4.5 操作线 (8) 4.6 塔径计算 (8) 4.6.1采用Eckert通用关联图法计算泛点气速 u (8) F 4.6.2 操作气速的确定 (9) 4.6.3 塔径的计算 (9) 4.6.4 核算操作气速 (10) 4.6.5 核算径比 (10) 4.6.6 喷淋密度校核 (10) 目录 设计任务书 一、概述 1、精馏操作对塔设备的要求和类型 (4) 2、精馏塔的设计步骤 (5) 二、精馏塔工艺设计计算 1、设计方案的确定 (6) 2、精馏塔物料衡算 (6) 3、塔板数的确定 (7) 的求取 (7) 3.1理论板层数N T 3.2实际板层数的求取 (8) 4、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 4.1操作温度的计算 (11) 4.2平均摩尔质量的计算 (11) 4.3平均密度的计算 (12) 4.4液相平均表面张力计算 (12) 4.5液体平均粘度计算 (13) 5、精馏塔塔体工艺尺寸计算 5.1塔径的计算 (14) 5.2精馏塔有效高度的计算 (15) 6、塔板主要工艺尺寸计算 6.1溢流装置计算 (16) 6.2塔板的布置 (17) 6.3浮阀计算及排列 (17) 7、浮阀塔流体力学性能验算 (19) 8、塔附件设计 (26) 7、精馏塔结构设计 (30) 7.1设计条件 (30) 7.2壳体厚度计算………………………………………………… 7.3风载荷与风弯矩计算………………………………………… 7.4地震弯矩的计算………………………………………………… 三、总结 (27) 化工原理课程设计任务书 一、设计题目: 甲醇-水溶液连续精馏塔设计 二、设计条件: 年产量: 95%的甲醇17000吨 料液组成(质量分数): (25%甲醇，75%水) 塔顶产品组成(质量分数): (95%甲醇，5%水) 塔底釜残液甲醇含量为6% 每年实际生产时间: 300天/年,每天24小时连续工作 连续操作、中间加料、泡点回流。 操作压力：常压 塔顶压力4kPa(表压) 塔板类型：浮阀塔 进料状况：泡点进料 单板压降：kPa 7.0 厂址：安徽省合肥市 塔釜间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为0.5Mpa 三、设计任务 完成精馏塔的工艺设计,有关附属设备的设计和选型,绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图,编写设计说明书. 设计内容包括： 1、 精馏装置流程设计与论证 2、 浮阀塔内精馏过程的工艺计算 3、 浮阀塔主要工艺尺寸的确定 4、 塔盘设计 5、 流体力学条件校核、作负荷性能图 6、 主要辅助设备的选型 四、设计说明书内容 1 目录 2 概述(精馏基本原理) 3 工艺计算 4 结构计算 5 附属装置评价 6 参考文献 7 对设计自我评价 摘要：设计一座连续浮阀塔，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主 《化工原理》课程设计清水吸收丙酮填料塔的设计 学院医药化工学院 专业高分子材料与工程 班级高分子材料与工程13（1）班姓名李凯杰 学号13155301xx 指导教师严明芳、龙春霞 年月日 设计书任务 （一）设计题目 试设计一座填料吸收塔，用于脱除空气中的丙酮蒸汽。混合气体处理量为___4000____m3/h。进口混合气中含丙酮蒸汽__6％__（体积百分数）；混合气进料温度为35℃。采用25℃清水进行吸收，要求： 丙酮的回收率达到___95%___ （二）操作条件 （1）操作压力101.6 kPa （2）操作温度25℃ （3）吸收剂用量为最小用量的倍数自己确定 （4）塔型与填料自选，物性查阅相关手册。 （三）设计内容 （1）设计方案的确定和说明 （2）吸收塔的物料衡算； （3）吸收塔的工艺尺寸计算； （4）填料层压降的计算； （5）液体分布器简要设计； （6）绘制液体分布器施工图； （7）其他填料塔附件的选择； （8）塔的总高度计算； （9）泵和风机的计算和选型； （10）吸收塔接管尺寸计算； （11）设计参数一览表； （12）绘制生产工艺流程图（A3号图纸）； （13）绘制吸收塔设计条件图（A3号图纸）； （14）对设计过程的评述和有关问题的讨论。 目录 前言 (1) 第1章填料塔主体设计方案的确定 (2) 1.1 装置流程的确定 (2) 1.2 吸收剂的选择 (2) 1.3 操作温度与压力的确定 (2) 1.4 填料的类型与选择 (2) 第2章基础物性数据与物料衡算 (2) 2.1 基础物性衡算 (3) 2.1.1 液相物性数据 (3) 2.1.2 气相物性数据 (3) 2.1.3 气液相平衡数据 (4) 2.2 物料衡算 (4) 第3章填料塔的工艺尺寸计算 (5) 3.1 塔径的计算 (5) 3.2 泛点率的校核 (6) 3.3 填料规格校核 (7) 3.4 液体喷淋密度校核 (7) 3.5 填料塔填料高度的计算 (7) 3.5.1 传质单元数的计算 (7) 3.5.2 传质单元高度的计算 (8) 3.5.3 填料层高度的计算 (9) 3.6 填料塔附属高度的计算 (10) 3.7 填料层压降的计算 (10) 第4章填料塔附件的选择与计算 (11) 4.1 液体分布器简要设计 (11) 4.1.1 液体分布器的选型 (11) 4.1.2 分布点密度计算 (11) 4.1.3 布液计算 (12) 4.2 液体收集及分布装置 (12) 4.3 气体分布装置 (13) 4.4 除沫装置 (14) 4.5 填料支承及压紧装置 (14) 4.5.1 填料支承装置 (14) 4.5.2 填料限定装置 (14) 4.6 裙座 (14) 4.7 人孔 (15) 第5章填料塔的流体力学参数计算 (15) 5.1 吸收塔主要接管的计算 (15) 5.1.1 液体进料管的计算 (15) 5.1.2 气体进料管的计算 (16) 5.2 离心泵和风机的计算与选型 (16) 5.2.1 离心泵的计算与选型 (16) 化工原理课程设计 分离丙酮---水连续浮阀式精馏塔工题目 艺设计 板式精馏塔的工艺设计 系（院） 专业 班级 学生 学号 指导教师 职称讲师 二〇一二年六月十三日 目 录 一、化工原理课程设计任务书 ...................................................... 1 二 任务要求 .................................................................... 1 三 主要设计容 .. (1) 1、设计方案的选择及流程说明 (1) 2、工艺计算 (1) 3、主要设备工艺尺寸设计 (1) 4、设计结果汇总 (1) 5、工艺流程图及精馏塔工艺条件图 (2) 第1章 前言 (2) 1.1精馏原理及其在化工生产上的应用 (2) 1.2精馏塔对塔设备的要求 (3) 第二章流程的确定和说明 (3) 2.1设计思路 (3) 2.2设计流程 (4) 第三章 精馏塔的工艺计算 (5) 3.1物料衡算 (6) 3.1.1原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率 (6) 3.1.2塔顶气相、液相，进料和塔底的温度分别为：VD t 、LD t 、F t 、W t (7) 3.1.3相对挥发度的计算 (7) 3.2回流比的确定 (8) 3.3热量恒算 (8) 3.3.1热量示意图 (8) 3.3.2加热介质的选择 (9) 3.3.3热量衡算 (9) 3.4板数的确 (11) q线方程 (11) 3.4.1精馏段与提馏段操作线方程及 3.4.2全塔效率 (13) 3.4.3实际塔板数 (14) 3.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (15) 3.5.1操作温度的计算 (15) 3.5.2操作压强的计算 (17) 3.5.3塔各段气液两相的平均分子量 (17) 3.5.4各段组成（摩尔百分量） (19) 3.5.5精馏塔各组分密度 (19) 3.5.6平均温度下液体表面力的计算 (22) 3.5.7气液负荷的计算 (22) 3.6精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (23) 3.6.1塔径的计算 (23) 3.6.2精馏塔塔有效高度的计算 (25) 3.6.3溢流装置的计算 (25) 资料 前言 化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。 化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔。 筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右；安装容易，也便于清理检修。本次课程设计为年处理含苯质量分数36%的苯-甲苯混合液4万吨的筛板精馏塔设计，塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。它可使气(或汽)液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。 在设计过程中应考虑到设计的精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。节省能源，综合利用余热。经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。另一方面影响到所需传热面积的大小。即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。 | ' 目录 第一章绪论 (1) 精馏条件的确定 (1) 精馏的加热方式 (1) 精馏的进料状态 (1) 精馏的操作压力 (1) 确定设计方案 (1) 工艺和操作的要求 (2) 满足经济上的要求 (2) 保证安全生产 (2) 第二章设计计算 (3) 设计方案的确定 (3) 精馏塔的物料衡算 (3) 原料液进料量、塔顶、塔底摩尔分率 (3) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3) 物料衡算 (3) 塔板计算 (4) 理论板数NT的求取 (4) 全塔效率的计算 (6) 求实际板数 (7) 有效塔高的计算 (7) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 操作压力的计算 (8) 操作温度的计算 (8) 平均摩尔质量的计算 (8) 平均密度的计算 (10) 液体平均表面张力的计算 (11) 液体平均黏度的计算 (12) 气液负荷计算 (13) 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：17000吨/年（料液） （2）工作日：300天，每天24小时连续运行 （3）原料组成：50%丙酮，50%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 表3.水和丙酮密度 表4.水和丙酮的物理性质 表5. 丙酮—水系统 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 00.10.20.30.40.50.60.70.80.910 0.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1 x y 图—2 2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/kmol 2.2及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 M F =0.2368?58.08+（1-0.2368）?18.02=27.506 kg/kmol M D = 0.9856?58.08+ (1-0.9856 )?18.02=57.442 kg/kmol M W =0.00016?58.08+（1-0.00016）?18.02=18.026 kg/kmol 2.3物料衡算 原料处理量 F=（17000?1000/（300?24））/27.5060=85.84 kmol/h 总物料衡算85.84=D+W 丙酮的物料衡算85.84?0.2368=0.9841D+0.00016 W 联立解得 D=20.65 kmol/h W=65.19 kmol/h 3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。 3.1.1由手册查的丙酮—水物系的气液平衡数据，绘制x-y 图，见图-3 图-3 2368.002 .18/5.008.58/5.008 .58/5.0=+=F x 9841 .002 .18/005.008.58/995.008.58/995.0=+=D x 00016 .002 .18/995.008.58/005.008.58/005.0=+=W x 化工原理课程设计 设计题目：苯-甲苯连续精馏塔浮阀塔的设计设计人： 班级： 学号： 指导老师： 设计时间： 目录 设计任务书 (3) 前言 (4) 第一章工艺流程设计 (5) 第二章塔设备的工艺计算 (6) 第三章塔和塔板主要工艺尺寸计算 (15) 第四章塔板的流体力学验算 (18) 第五章塔板负荷性能图 (21) 第六章换热器的设计计算与选型 (25) 第七章主要工艺管道的计算与选择 (28) 结束语 (30) 参考文献 (32) 附录 (33) 化工原理课程设计任务书 设计题目：苯—甲苯连续精馏塔（浮阀塔）的设计 一、工艺设计部分 （一）任务及操作条件 1. 基本条件：含苯25％(质量分数，下同)的原料液以泡点状态进入塔内，回流比为最小回流比的 1.25倍。 2. 分离要求：塔顶产品中苯含量不低于95％，塔底甲苯中苯含量不高于2％。 3. 生产能力：每小时处理9.4吨。 4. 操作条件：顶压强为4 KPa (表压)，单板压降≯0.7KPa，采用表压0.6 MPa的饱和蒸汽加热。（二）塔设备类型浮阀塔。 （三）厂址：湘潭地区（年平均气温为17.4℃） （四）设计内容 1. 设计方案的确定、流程选择及说明。 2. 塔及塔板的工艺计算塔高（含裙座）、塔径及塔板结构尺寸；塔板流体力学验算；塔板的负荷性能图；设计结果概要或设计一览表。 3. 辅助设备计算及选型（注意：结果要汇总）。 4. 自控系统设计（针对关键参数）。 5. 图纸：工艺管道及控制流程图；塔板布置图；精馏塔的工艺条件图。 6. 对本设计的评述或有关问题的分析讨论。 二、按要求编制相应的设计说明书 设计说明书的装订顺序及要求如下： 1. 封面（设计题目，设计人的姓名、班级及学号等） 2. 目录 3. 设计任务书 4. 前言（课程设计的目的及意义） 5. 工艺流程设计 6. 塔设备的工艺计算（计算完成后应该有计算结果汇总表） 7. 换热器的设计计算与选型（完成后应该有结果汇总表） 8. 主要工艺管道的计算与选择（完成后应该有结果汇总表） 8. 结束语（主要是对自己设计结果的简单评价） 9. 参考文献（按在设计说明书中出现的先后顺序编排，且序号在设计说明书引用时要求标注） 10. 设计图纸 三、主要参考资料 [1] 化工原理；[2] 化工设备机械基础；[3] 化工原理课程设计；[4] 化工工艺设计手册 四、指导教师安排杨明平；胡忠于；陈东初；黄念东 五、时间安排第17周～第18周 环境工程原理课程设计题目水吸收丙酮填料塔设计 学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2014年6月16日 目录 第一章设计任务书 (3) 1.1 设计题目 (3) 1.2 设计任务及操作条件 (3) 1.3 设计内容 (3) 1.4 设计要求 (3) 第二章设计方案的确定 (4) 2.1 设计方案的内容 (4) 2.1.1 流程方案的确定 (4) 2.1.2 设备方案的确定 (4) 2.2 填料的选择 (5) 第三章吸收塔的工艺计算 (6) 3.1 基础物性数据 (6) 3.1.1 液相物性数据 (6) 3.1.2 气相物性数据 (6) 3.1.3气液平衡相数据 (7) 3.2 物料衡算 (7) 3.3 填料塔塔径的计算 (8) 3.3.1 泛点气速的计算 (8) 3.3.2 塔径的计算及校核 (9) 3.4.1 气相总传质单元数的计算 (10) 3.4.2 气相总传质单元高度的计算 (10) 3.5 填料塔流体力学校核 (13) 3.5.1 气体通过填料塔的压降 (13) 3.5.2 泛点率 (13) 3.5.3 气体动能因子 (13) 第四章塔内辅助设备的选择和计算 (14) 4.1 液体分布器 (14) 4.2 填料塔附属高度 (15) 4.3 填料支承装置 (15) 4.4 填料压紧装置 (15) 4.5 液体进、出口管 (16) 4.6 液体除雾器 (16) 4.7 筒体和封头 (17) 4.8 手孔 (17) 4.9 法兰 (18) 4.10 裙座 (19) 第五章设计计算结果总汇表 (21) 第六章课程设计总结 (24) 参考文献 (25) 附录 (26) 实用标准文档 化工原理课程设计题目乙醇-水溶液连续精馏塔优化设计 目录 1.设计任务书 (3) 2.英文摘要前言 (4) 3.前言 (4) 4.精馏塔优化设计 (5) 5.精馏塔优化设计计算 (5) 6.设计计算结果总表 (22) 7.参考文献 (23) 8.课程设计心得 (23) 精馏塔优化设计任务书 一、设计题目 乙醇—水溶液连续精馏塔优化设计 二、设计条件 1．处理量： 16000 （吨/年） 2．料液浓度： 40 （wt%） 3．产品浓度： 92 （wt%） 4．易挥发组分回收率： 99.99% 5．每年实际生产时间：7200小时/年 6. 操作条件： ①间接蒸汽加热； ②塔顶压强：1.03 atm（绝对压强） ③进料热状况：泡点进料； 三、设计任务 a) 流程的确定与说明； b) 塔板和塔径计算； c) 塔盘结构设计 i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图； ii. 流体力学验算； iii. 塔板负荷性能图。 d) 其它 i. 加热蒸汽消耗量； ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量 e) 有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配 图，编写设计说明书。 乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 （某大学化学化工学院） 摘要：设计一座连续浮阀塔，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主要尺寸的计算，工艺设计和附属设备结果选型设计，完成对乙醇-水精馏工艺流程和主题设备设计。 关键词：精馏塔，浮阀塔，精馏塔的附属设备。 （Department of Chemistry,University of South China,Hengyang 421001） Abstract: The design of a continuous distillation valve column, in the material, product requirements and the main physical parameters and to determine the size, process design and selection of equipment and design results, completion of the ethanol-water distillation process and equipment design theme. Keywords: rectification column, valve tower, accessory equipment of the rectification column. — 摘要 空气-丙酮混合气填料吸收塔设计任务为用水吸收丙酮常压填料塔，即在常压下，从含丙酮%、相对湿度70%、温度35℃的混合气体中用25℃的吸收剂清水在填料吸收塔中吸收回收率为90%丙酮的单元操作。设计主要包括设计方案的确定、填料选择、工艺计算等内容，其中整个工艺计算过程包括确定气液平衡关系、确定吸收剂用量及操作线方程、填料的选择、确定塔径及塔的流体力学性能计算、填料层高度计算、附属装置的选型以及管路及辅助设备的计算，在设计计算中采用物料衡算、亨利定律以及一些经验公式，该设计的成果有设计说明书和填料吸收塔的装配图及其附属装置图。 ! | 目录 摘要............................................................ I ~ 水吸收丙酮填料塔设计 (1) 第一章任务及操作条件 (1) 第二章设计方案的确定 (2) 设计方案的内容 (2) 流程方案的确定 (2) 设备方案的确定 (2) 流程布置 (3) 收剂的选择 (3) ; 操作温度和压力的确定 (3) 第三章填料的选择 (4) 填料的种类和类型 (4) 颗粒填料 (4) 规整填料 (4) 填料类型的选择 (4) 填料规格的选择 (5) 填料材质的选择 (5) - 第四章工艺计算 (6) 物料计算 (6) 进塔混合气中各组分的量 (6) 混合气进出塔的摩尔组成 (6) 混合气进出塔摩尔比组成 (7) 出塔混合气量 (7) 气液平衡关系 (7) L (7) 吸收剂(水)的用量s ， 塔底吸收液浓度 1 X (8) 操作线 (8) 塔径计算 (8) 采用Eckert通用关联图法计算泛点气速 F u (8) 操作气速的确定 (9) 塔径的计算 (9) 核算操作气速 (10) 核算径比 (10) … 喷淋密度校核 (10) 单位填料程压降（ p Z ）的校核 (10) 填料层高度的确定 (11) 传质单元高度 OG H计算 (11) 计算 Y K a (13) 计算 OG H (13) 传质单元数 OG N计算 (13) 填料层高度z的计算 (14) > 填料塔附属高度的计算 (14) 第五章填料吸收塔的附属设备 (15) 填料支承板 (15) 填料压板和床层限制板 (15) 气体进出口装置和排液装置 (15) 分布点密度及布液孔数的计算 (15) 塔底液体保持管高度的计算 (16) 第六章辅助设备的选型 (18) 。 管径的计算 (18) 参考文献 (19) 附录 (20) 附表 (21) 致谢 (24) `化工原理水吸收丙酮的课程设计
丙酮-水连续精馏塔设计说明书 吴熠
苯-甲苯精馏塔课程设计报告书
水吸收丙酮填料塔设计(化工课程设计)[1]
丙酮水连续精馏塔设计说明书吴熠
水吸收丙酮吸收塔设计
水吸收丙酮填料吸收塔课程设计
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甲醇-水溶液连续精馏塔课程设计91604
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分离丙酮---水连续浮阀式精馏塔工艺的设计说明
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化工原理课程设计之苯甲苯连续精馏塔浮阀塔的设计
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