丙酮- 水精馏分离筛板塔
河西学院
Hexi University
化工原理课程设计
题目: 丙酮- 水精馏分离筛板塔学院: 化学化工学院
专业: 化学工程与工艺
学号: 2014210026 姓名: 王海平
指导教师: 王海平
年月日
化工原理课程设计任务书
一、设计题目
丙酮-水精馏分离板式塔设计
二、设计任务及操作条件
1.设计任务
生产能力（进料量）115000 吨/年
操作周期7200 小时/年
进料组成32% （质量分率，下同）
塔顶产品组成≥97.5%
塔底产品组成≤1.2%
2.操作条件
操作压力塔顶为常压
进料热状态泡点
加热蒸汽0.25Mpa（表压）
3.设备型式筛板塔
4.厂址河北省
三、设计内容
1.设计方案的选择及流程说明
2.塔的工艺计算
3.主要设备工艺尺寸设计
（1）塔径、塔高及塔板结构尺寸的确定
（2）塔板的流体力学校核
（3）塔板的负荷性能图
（4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定
4.辅助设备选型与计算
5.设计结果汇总
6.工艺流程图及精馏工艺条件图
7.设计评述
目录
1设计概述 (1)
1.1设计题目： (1)
1.3设计内容 (2)
1.4工艺流程图 (2)
2精馏塔的物料衡算 (3)
2.1查阅文献，整理有关物性数据 (3)
2.1.1水和丙酮的性质 (3)
2.1.2进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (5)
2.2全塔物料衡算 (6)
3塔板数的确定 (6)
3.1操作方程 (7)
3.2全塔效率的估算 (7)
3.3实际塔板数 (8)
4.1精馏段与提馏段的汽液体积流量 (8)
4.1.1精馏段的汽液体积流量 (8)
4.1.2提馏段的汽液体积流量 (10)
4.2 塔径的计算 (10)
4.2.1塔径的计算 (11)
4.3精馏塔的有效高度的计算 (12)
4.4塔高的计算 (13)
5塔板主要工艺尺寸计算 (13)
5.1溢流装置计算 (13)
5.2塔板布置 (14)
5.3塔板结构尺寸的确定 (15)
5.4弓形降液管 (16)
5.5开孔区面积计算 (17)
5.6筛板的筛孔和开孔率 (17)
6.1塔板压降 (18)
6.2液面落差 (18)
7塔板负荷性能图 (19)
7.1精馏段塔板负荷性能图 (19)
7.2提馏段塔板负荷性能图 (22)
8精馏塔的主要附属设备 (24)
8.1进料管道 (24)
8.2塔顶回流液管道 (24)
8.3塔底料液排出管道 (25)
8.4塔顶蒸汽出口管道 (25)
9设计结果一览表 (25)
10符号说明 (26)
致谢 (28)
丙酮-水精馏分离板式塔设计
王海平
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。
关键词：精馏段，提馏段，气、液相回流，传质过程同时进行。
1设计概述
1.1设计题目：筛板式连续精馏塔及其主要附属设备设计
1.2工艺条件:
生产能力：115000吨/年（料液）
操作周期7200 小时/年
原料组成：32%丙酮（质量分率，下同）
产品组成：馏出液97.5%丙酮，釜液1.2%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=2.0
1.3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。
1.4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。
流程示意图如图1
图1：精馏装置工艺流程图
2精馏塔的物料衡算
2.1查阅文献，整理有关物性数据 2.1.1水和丙酮的性质
表1 水和丙酮的粘度
温度 50 60 70 80 90 100 水粘度mpa
0.592 0.469
0.40
0.33
0.318
0.248
丙酮粘度mpa
0.26 0.231 0.209 0.199 0.179 0.160
表2水和丙酮表面张力
温度 50 60 70 80 90 100 水表面张力 67.7 66.0
64.3
62.7
60.1
58.4
丙酮表
19.5
18.8 17.7
16.3 15.2
14.3
表3水和丙酮密度
温度50 60 70 80 90 100
相对密
度
0.760 0.750 0.735 0.721 0.710 0.699
水998.1 983.2 977.8 971.8 965.3 958.4
丙酮758.56 737.4 718.68 700.67 685.36 669.92
表4水和丙酮的物理性质
分子量沸点临界温度K 临界压强kpa 水18.02 100 647.45 22050
丙酮58.08 56.2 508.1 4701.50
表5 丙酮—水系统t—x—y数据
沸点（t/℃）100 92 84.2 75.6 66.9 62.4 59.8 58.2 56.7 x 0 0.01 0.025 0.05 0.1 0.2 0.5 0.8 0.97
5
y 0 0.27
9 0.47 0.63 0.754 0.813 0.851 0.897 0.97
9
由以上数据可作出t-y（x）图如图
2
图2 t-y （x ）
2.1.2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
平均摩尔质量
M F =0.1274?58.08+（1-0.1274）?18.02=23.124 kg/kmol M D = 0.924?58.08+ (1-0.924) ?18.02=55.04
kg/kmol
1274
.002
.18/68.008.58/32.008
.58/32.0=+=
F x 924.002.18/025.008.58/975.008
.58/975.0=+=D
x 00375
.002
.18/988.008.58/012.008
.58/012.0=+=
W x
M W =0.00375?58.08+（1-0.00375）?18.02=18.17 kg/kmol
124
.23)
24*300/(115000000=
F =690.72Kmol/h
最小回流比，由题设可得泡点进料q=1则F x =e x ，又附图可得e x =0.1274, e y =0.767。
min D e e e
x y R y x -=
-=
2455.01274.0767.0767
.0924.0=--
确定操作回流比：
0.2min /=R R 令491.0min 0.2==R R
图3：相平衡线图
2.2全塔物料衡算
W D F +=
F D W Fx Dx Wx =+
D=92.81Kmol/h W=597.91Kmol/h
3塔板数的确定
3.1操作方程 精馏段111
D n n x R
y x R R +=
+++= 0.33Xn+0.62 提馏段：因为泡点进料，所以q=1,
016.0-'32.51'/16.26'1''1'n x n y h Kmol RD L Xw
W
F L W
n X W F L F L n y Xw
W qF L W
n X W qF L qF L n y =+==-+--++=+-+--++=
+ 代入数据利用图解法求理论班层数，如图3可得：总理论板层10块，8块进料板位置
3.2全塔效率的估算
用奥康奈尔法('O conenell )对全塔效率进行估算： 根据丙酮—水系统t —x(y)图可以查得：
℃5.56=d t (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： ℃67.2=f t (加料板)，
假设物质同上：，，
，
可得：
℃100=w t (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：0156.567.2
61.8522
D F T T T C ++=
== 查前面物性常数（粘度表）：61.85 0C 时，0.53m Pa s μ=?水，
0.51m Pa s μ=?丙酮
所以0.530.2430.520.7570.515m i i x Pa s μμ==?+?=?∑精 查61.850C 时，丙酮-水的组成
0.175
y =水，
0.757
x =水，
0.825y =丙酮，0.243
x =丙酮
同理可得：提留段的平均温度0B F 210067.2
83.622
T T T C ++=
== 查表可得在83.60C 时
3.3实际塔板数 实际塔板数T
T
P E N N =
精馏段：，取整15块，考虑安全系数加一块为15块。
提馏段：，取整6块，考虑安全系数加一块，为6块。
故进料板为第8块，实际总板数为21块。
全塔总效率：
4精馏塔主题尺寸的计算
4.1精馏段与提馏段的汽液体积流量 4.1.1精馏段的汽液体积流量
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=(23.124+55.04)/2=39.08kg/kmol
液相平均温度：℃85.612/5.562.672/t t t d f m =+=+=
）（）（ 在平均温度下查得23233
971.1/,735/H O CH CH OH kg m kg m ρρ==
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
1274.0x
f
=
924.0x
y l
==D
6621.0y
f
=
914.0x l
=
摩尔质量//kg kmol
12.23lf
=M 038.55lf
=M 54.44vf =M
22.55vl
=M
温度/℃ 67.20 56.70
液相平均密度为：
2
2
111
ραραρ+=
Lm 其中，α1 =0.32 α2 =0.68所以，ρLm =880.583/kg m
精馏段的液相负荷L=RD=0.491*92.81=45.57kmol/h Ln=LM/ρlm=68×39.08/880.58=3.023/m h 由RT M m nRT =
=PV RT RT V m PM ρ==所以RT
PM =ρ 精馏段塔顶压强P 101.3K P a ?=若取单板压降为0.7,则进料板压强
a D F KP P P 825.111157.0=?+=
气相平均压强575.1062
825
.111325.101=+=
m P
气相平均摩尔质量 kmol kg M Vm /789.492
54
.44038.55=+=
气相平均密度3/90.11
.335314.8789
.49575.106m kg RT M P m vm m vm =??=?=
ρ 汽相负荷 V=（R+1)D=(0.491+1)92.81=138.38kmol/h
h M VM V vm vm n /321.362690
.1789
.4938.138=?==
ρ 精馏段的负荷列于表7。
4.1.2提馏段的汽液体积流量
表7 精馏段的汽液相负荷
名称
汽相 液相 平均摩尔质量//kg kmol 49.789 39.08 平均密度/3/kg m 1.90 880.58 体积流量/3/m h
3626.21
3.02
整理提馏段的已知数据列于表8，采用与精馏段相同的计算方法可以得到提馏段的负荷，结果列于表9。
表8提馏段的已知数据
位置 塔釜 进料板
摩尔分数
1274.0x
w
=
x
1274
.0f =
00395.0y
w =
6621.0y
f
=
摩尔质量/
/kg kmol
17.18lv
=M 12.23lf
=M 18.18lv =M
54.44vf
=M
温度/℃ 100 67.2
表9提馏段的汽液相负荷
名称
液相 汽相 平均摩尔质量//kg kmol 20.647 31.355 平均密度/3/kg m 965.8 1.31 体积流量/3/m h 1.45
1894.17
4.2 塔径的计算
在塔顶的温度下查表面张力表m mN /19.01=σ，m mN /66.5952=σ
m mN m D /617.22595.66)924.01(19924.0=?-+?=σ
在进料板温度下查表面张力表：1σ=17.9mN/m ，2σ=64.74mN/m
m mN F /77.5874.64)1274.01(9.171274.0m =?-+?=σ
在塔底温度下查表面张力表：1σ=14.3mN/m ，2σ=58.4mN/m
m mN W /23.584.58)00375.01(3.1400375.0m =?-+?=σ
精馏段液相平均表面张力m mN m /6935.402
77
.58617.22'
=+=
σ
提馏段液相平均表面张力m N /58.5m 2
58.23
58.77"m =+=
σ 全塔液相平均表面张力m mN /539.463
23
.5877.58617.22=++=
σ 在塔顶的温度下查粘度表s mP ?=24.01μ，s mPa ?=51.02μ
593.051.0lg )924.01(24.0lg 924.0lg -=?-+?=m D μ，s mP m D ?=255.0μ 在进料板温度下查粘度表：s mP ?=23.01μ，s mPa ?=46.02μ
376.046.0lg )1274.01(23.0lg 1274.0lg -=?-+?=mw μ，s mP mw ?=421.0μ
在塔底温度下查粘度表：s mP ?=160.01μ，s mPa ?=249.02μ
605.0249.0lg )00375.01(160.0lg 00375.0lg -=?-+?=mw μs mP mw ?=248.0μ
精馏段液相平均粘度s mPa m ?=+=
338.02
255
.0421.0'
μ
提馏段液相平均粘度s mPa ?=+=
0.3352
0.248
421.0"m μ 全塔液相平均粘度s mPa ?=++=
308.03
248
.0421.0255.0μ 4.2.1塔径的计算 精馏段的体积流率计算：
V
V
L LM Mlm S LM Mvm s C
U s m L L s
m V V ρρρρρ-==??==
=??==max 32/00056.058
.880360017
.3957.453600/101.090.13600789
.4938.1383600
提留段：Vs=0.92m 2/s Ls=0.0027m 2/s 史密斯关联图
图4：史密斯关联图
012.0)90
.158.880(01.100056.0)(2
121=?=V L s s V L ρρ 提留段：
08.0)31
.18.965(92.000027.0)(2
121=?=V L s s V L ρρ 取板间距4.0=T H ，板上液层高度m h L 06.0=m h H L T 34.006.04.0=-=-
查附图：s
m U G C C C L /287.190
.190
.158.88005986.005986.0)20
4373.40(052.0)20(
052
.0max 2
.02.02020=-==?=?== 取安全系数为0.7，表观空塔气速：max '7.0U U ==0.9009 估算塔径：m U
V D s
6.14'
'≈=π 塔截面积：220096.26.14
m A T =?=
π
实际塔气速：s m A V U T s /503.00096.201.1===
4.3精馏塔的有效高度的计算
精馏段有效高度为：()() 4.2.301-151-=?==T H N Z 精精 提留段有效高度为：()()m 5.1.301-61-=?==T H N Z 提提
在进料板上方开一小孔，其高度为0.8m ，故精馏塔的有效高度为：
6.5m
.80=++=提精Z Z Z 4.4塔高的计算
塔的高度可以由下式计算：(2)P T T F W Z H N S H SH H H =+--+++
P H --塔顶空间（不包括头盖部分） T H --板间距
N---实际板数 S---人孔数
F H --进料板出板间距
w H --塔底空间（不包括底盖部分）
已知实际塔板数为N=21块，板间距H T =0.4由于料液较清洁，无需经常清洗，可取每隔8块板设一个人孔，因为板数较少，所以可以忽略人工开孔数。取人孔两板之间的间距0.6T H m =，则塔顶空间H P =1m ，塔底空间H W =1.5m ，进料板空间高度m 8.0H F =，那么，全塔高度：Z=9.3m
5塔板主要工艺尺寸计算 5.1溢流装置计算 （1）堰长w l
可取w l =0.66D=0.66×1.6=1.056m （2）溢流堰高度w h
由w h =w L h h o -，选用平直堰，堰上液层高度：3
2
100084.2???
? ??=w n ow L L E h 取用E=1，则m h ow 0038.0056.100056.036001100048.23
2
=?
?
?
?????=
取液上清液层高度m h w 0562.00038.006.0=-= （3）弓形降液管宽度d W 和截面积f A
由66.0/=D l w ，查图5附图得
图5 弓形降液管参数
141.0;0788.0f
==D
W A A d T 2158.00096.20788.0;2256.06.1141.0m A m W f d =?==?= 用经验公式：s s L H A h
T
f 564.843600
00056.03
.0158.036003600>=???=
=
θ
故降液管设计合理。
（4）降液管底隙高度0h 比w h 低10mm ，则：0h =w h －0.01=0.0559－0.01=0.0459m
故选用凹形受液盘，深度mm h w 50'=
5.2塔板布置 ⑴塔板的分块
因为D≥800mm ，故塔板采用分块式，查表5-3得：塔板分3块。 ⑵边缘区宽度确定
取m W m W W L s s 035.0,070.0'=== ⑶开孔区面积a A
()m
W D x r x r x r x A a 5044.007.02256.02
6.12arcsin 180222
2=+-=?-=???? ??+-=π
其中，2
2
2
2595.0765.05044.0arcsin 180765.05044.0765.05044.02765.0035.02
6
.12m A m W D r a L =???? ?
??+-??==-===
π ⑷筛孔计算及其排列
选用δ=3mm 碳钢筛孔直径板，取筛孔直径0d =5mm 筛孔按正三角形排列，取孔中心距t=30d =5mm 筛孔数目： 个30622
^15595
.01158000/11580002=?==t A n a
开孔率： ()
%1.10015.0005.0907.0907.02
2
=??
?
???==t d ?
气体通过阀孔的气速为：
()s m A V U S
/8.16595.0101.0/01.10
0=?==
5.3塔板结构尺寸的确定
由于塔径大于800mm ，所以采用单溢流型分块式塔板。 取无效边缘区宽度W C =35mm ，破沫区宽度70S W mm =， 查得 堰长mm L w 1056=檐长 弓形溢流管宽度mm d 6.225W = 弓形降液管面积2158.0A m f = 降液管面积与塔截面积之比 %88.7A =T
f A
堰长与塔径之比
660.0D
L W
= 降液管的体积与液相流量之比τ，即液体在降液管中停留时间一般应大于5s 液体在精馏段降液管内的停留时间
s s L H ST
T
f 564.8400056
.03
.0158.0A >=?=
?=
τ 符合要求
液体在精馏段降液管内的停留时间
S S L H ST
T
f 56.170027
.03
.0158.0A >=?=
?=
τ 符合要求
5.4弓形降液管
采用平直堰，堰高1w ow h h h =-
L h --板上液层深度，一般不宜超过60--70mm
ow h --堰上液流高度
堰上的液流高度可根据Francis 公式计算
ow h =32
)L
E(0284.00w s L
E--液体的收缩系数
S L --液相的体积流量 w L --堰长
精馏段
ow h =E 044.00)056
.10.000563600E(0284
.0032
=? 由
66.0D L W =76.1056.100056
.03600)(L 5
.25.2=?=w s L 查手册知 E=1 则
ow h =0.0044×1=0.0044m
w h =0.06-0.0044=0.0556m
降液管底部离塔板距离0h ,考虑液封，取0h 比w h 小15mm 即0h =0.0556-0.015=0.0406 同理，对提馏段
精馏塔的设计及选型
精馏塔的设计及选型 目录 精馏塔的设计及选型 (1) 目录 (1) 1设计概述 0 1.1工艺条件 0 1.2设计方案的确定 0 2塔体设计计算 (1) 2.1有关物性数据 (1) 2.2物料衡算 (3) 2.3塔板数的确定 (4) 2.4精馏塔的工艺条件及相关物性数据 (8) 2.5塔体工艺尺寸的设计计算 (11) 2.6塔板工艺尺寸的设计计算 (14) 2.7塔板流体力学验算 (18) 2.8负荷性能图 (22) 2.9精馏塔接管尺寸计算 (27) 3精馏塔辅助设备的设计和选型 (31) 3.1原料预热器的设计 (32) 3.2回流冷凝器的设计和选型 (34) 3.3釜塔再沸器的设计和选型 (38) 3.4泵的选择 (40) 3.5筒体与封头 (41)
1设计概述 1.1工艺条件 （1）生产能力：2836.1kg/d（料液） （2）工作日：250天，每天4小时连续运行 （3）原料组成：35.12%丙酮,64.52%水,杂质0.35%，由于杂质含量较小且不会和丙酮一起蒸馏出去，所以可以忽略。所以此母液可以视为仅含丙酮和水两种成分，其质量组成为：35.12%丙酮，水64.88%（下同） （4）产品组成：馏出液99%丙酮溶液，回收率为90%，由此可知塔釜残液中丙酮含量不得高于5.16% 即每天生产99%的丙酮905.54kg。 （5）进料温度：泡点 （6）加热方式：间接蒸汽加热 （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 1.2设计方案的确定 （1）、精馏方式及流程： 在本设计中所涉及的浓度范围内，丙酮和水的挥发度相差比较大，容易分离，且丙酮和水在操作条件下均为非热敏性物质，因此选用常压精馏，并采取连续精馏方式。母液经过换热器由塔底采出液预热到泡点，在连续进入精馏塔内，塔顶蒸汽经过塔顶冷凝器冷凝后，大部分连续采出，采出部分经冷却器后进入储罐内备用，少部分进行回流；塔底液一部分经过塔釜再沸器气化后回到塔底，一部分连续采出，采出部分可用于给原料液预热。塔顶装有全凝器，塔釜设有再沸器，进料输送采用离心泵，回流液采用高位槽输送。 （2）、进料状态：泡点进料。 （3）、加热方式：间接蒸汽加热。 （4）、加热及冷却方式：原料用塔釜液预热至泡点，再沸器采用间接蒸汽加热，塔顶全凝器采用自来水作为冷却剂。优点是成本低，腐蚀性小，黏度小，比热容
化工原理水吸收丙酮的课程设计
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!
水吸收丙酮填料塔设计(化工课程设计)[1]
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）
化工原理课程设计丙酮和水
化工原理课程设计丙酮和 水 Prepared on 22 November 2020
设计任务书（一）设计任务 拟建立一套连续板式精馏塔分离丙酮-水溶液，进料中含丙酮50%（质量分数）。设计要求废丙酮溶媒的处理量为 12 万吨/年，塔底废水中丙酮含量不高于 6% （质量分数）。要求产品丙酮的含量为 99% （质量分数）。 （二）操作条件 1) 塔顶压力 4kPa（表压） 2) 进料热状态自选 3) 回流比自选 4) 塔底加热蒸气的压力为（表压） 5) 单板压降≤ kPa （三）塔板类型 自选 （四）工作日 每年工作日为300天，每天24小时连续运行。 (五) 设计说明书的内容 1. 设计内容 (1) 流程和工艺条件的确定和说明 (2) 操作条件和基础数据 (3) 精馏塔的物料衡算； (4) 塔板数的确定； (5) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；
(6) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； (7) 塔板主要工艺尺寸的计算； (8) 塔板的流体力学验算； (9) 塔板负荷性能图； (10)主要工艺接管尺寸的计算和选取（进料管、回流管、釜液出口管、塔顶蒸汽管、人孔等） (11) 塔板主要结构参数表 (12) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 2. 设计图纸要求： (1) 绘制生产工艺流程图（A3号图纸）； (2) 绘制精馏塔设计条件图（A3号图纸）。
目录 1. 设计方案简介 (1) 设计方案的确定 (1) 操作条件和基础数据 (1) 2.精馏塔的物料衡算 (1) 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (1) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (1) 物料衡算 (2) 3.塔板数的确定 (2) 理论板层数N T的求取 (2) 求最小回流比及操作回流比 (2) 求精馏塔的气、液相负荷 (3) 求操作线方程 (3) 图解法求理论板层数 (3) 塔板效率的求取 (4) 实际板层数的求取 (5) 4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (5) 操作压力计算 (5) 操作温度计算 (5) 平均摩尔质量的计算 (5) 平均密度的计算 (6) 气相平均密度计算 (6) 液相平均密度计算 (6) 液体平均表面张力计算 (7) 液体平均黏度计算 (7) 5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (8) 塔径的计算 (8) (8)
水吸收丙酮填料吸收塔课程设计
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)
乙醇——水筛板精馏塔工艺设计-课程设计
学院 化工原理课程设计任务书 专业： 班级： 姓名： 学号： 设计时间： 设计题目：乙醇——水筛板精馏塔工艺设计 （取至南京某厂药用酒精生产现场） 设计条件： 1. 常压操作，P=1 atm（绝压）。 2. 原料来至上游的粗馏塔，为95——96℃的饱和蒸汽。因沿 程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3. 塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为 40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%（质量分 率）。 5．塔釜采用饱和水蒸汽加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。 。 6．操作回流比R=（1.1——2.0）R min 设计任务： 1. 完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计 算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程图，t-x-y相平衡图，塔板负 荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。 3．写出该精流塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己 设计的评价。 指导教师：时间
1设计任务 1.1 任务 1.1.1 设计题目乙醇—水筛板精馏塔工艺设计（取至南京某厂药用酒 精生产现场） 1.1.2 设计条件 1.常压操作，P＝1 atm（绝压）。 2．原料来至上游的粗馏塔，为95－96℃的饱和蒸气。 因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3．塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇， 产量为40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03％ (质量分率)。 5．塔釜采用饱和水蒸气加热（加热方式自选）；塔顶 采用全凝器，泡点回流。 6．操作回流比R=(1.1—2.0) R。 min 1.1.3 设计任务 1.完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接 管的计算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程示意图，t-x-y相平衡 图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条 件图。 3．写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总 和对自己设计的评价。 1.2 设计方案论证及确定 1.2.1 生产时日 设计要求塔日产40吨92.41%乙醇，工厂实行三班制，每班工作8小时，每天24小时连续正常工作。 1.2.2 选择塔型 精馏塔属气—液传质设备。气—液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填料塔比较[1]知：板式塔直径放大
水吸收丙酮吸收塔设计
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)
分离乙醇水精馏塔设计(含经典工艺设计流程图和塔设备图)
分离乙醇-水的精馏塔设计 设计人员： 所在班级：化学工程与工艺成绩： 指导老师：日期：
化工原理课程设计任务书 一、设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计 二、设计任务及操作条件 （1）进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，下同），其余为水； （2）产品的乙醇含量不得低于90％； （3）塔顶易挥发组分回收率为99％； （4）生产能力为50000吨/年90％的乙醇产品； （5）每年按330天计，每天24小时连续运行。 （6）操作条件 a）塔顶压强 4kPa （表压） b）进料热状态自选 c）回流比自选 d）加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选） e）单板压降 kPa。 三、设备形式：筛板塔或浮阀塔 四、设计内容： 1、设计说明书的内容 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； 2、设计图纸要求； 1）绘制生产工艺流程图（A2 号图纸）； 2）绘制精馏塔设计条件图（A2 号图纸）； 五、设计基础数据： 1.常压下乙醇---水体系的t-x-y 数据； 2.乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。 一、设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计 二、设计任务及操作条件：进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分 数，下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于90％；塔 顶易挥发组分回收率为99％，生产能力为50000吨/年90％ 的乙醇产品；每年按330天计，每天24小时连续运行。塔顶 压强 4kPa （表压）进料热状态自选回流比自选加热蒸汽 压力低压蒸汽（或自选）单板压降≤0.7kPa。 三、设备形式：筛板塔 四、设计内容： 1）精馏塔的物料衡算： 原料乙醇的组成 xF＝＝0.1740
水吸收丙酮填料塔设计
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)
筛板精馏塔设计
目录 1、符号说明 (2) 2.主要物性数据 (4) 2.1苯、乙苯的物理性质 (4) 2.2苯、乙苯在某些温度下的表面张力 (4) 2.3苯、乙苯在某些温度下的粘度 (4) 2.4苯、乙苯的液相密度 (4) 2.5不同塔径的板间距 (4) 3.工艺计算 (5) 3.1精馏塔的物料衡算 (5) 3.2塔板数的确定 (5) 3.3实际塔板数的求取 (6) 3.4相关物性参数的计算 (7) 3.4.1操作压强 (7) 3.4.2平均温度 (8) 3.4.3平均摩尔质量 (8) 3.4.4平均密度 (9) 3.4.5液体平均表面张力 (11) 3.4.6气液相负荷 (11) 3.5塔和塔板的主要工艺尺寸计算 (13) 3.5.1塔径 (13) 3.5.2溢流装置 (16) 3.5.3弓形降液管宽度 (16) 3.5.4降液管底隙高度 (17) 3.5.5塔板布置 (17) 3.5.6筛孔计算及其排列 (18) 3.6筛板的流体力学计算 (18) 3.6.1液面落差 (20) 3.6.2液沫夹带 (20) 3.6.3漏液 (20) 3.6.4液泛 (21) 3.7塔板负荷性能图 (21) 3.7.1漏液线 (21) 3.7.2雾沫夹带线 (22) 3.7.3液相负荷下限线 (22) 3.7.4液相负荷上限线 (23) 3.7.5液泛线 (23) 6.参考文献 (27)
1、符号说明 1.1英文字母 ?P——气体通过每层筛板的压降，kPa ——塔的截面积，m2 A T C——负荷因子，无因次 t——筛孔的中心距，m ——表面张力为20mN/m的 C 20 u——空塔气速，m/s ——筛孔直径，m d o ——塔板开孔区面积，m2 A a n——筛孔数目 ——降液管截面积，m2 A f P——操作压力，kPa ——筛孔区面积，m2 A o u ——漏液点气速，m/s omin D——塔径，m '——液体通过降液体系的速度，m/s u o e ——液沫夹带量，kg液/kg气 v V ——气体体积流量，m/s n R——回流比 ——气体体积流量，m/s V s ——最小回流比 R min ——边缘无效区宽度，m W c M——平均摩尔质量，kg/kmol W ——弓形降液管高度，m d ——平均温度，℃ T m ——破沫区宽度，m W s g——重力加速度，m/s2 Z——板式塔有效高度，m F ——筛孔气相动触因子 o ——出口堰与沉降管距离，m h l ——与平板压强相当的液柱高度，m h c τ——液体在降液管内停留时 ——与液体流过降液管压强降 h d 相当的液柱高度，m h ——板上清液高度，m f ——堰上液层高度，m h ow H ——出口堰高度，m w H '——进口堰高度，m w hσ——与克服表面张力压强降相当的液柱高度，m L——液相 H——板式塔高度，m V——气相
精馏塔的计算
4.3 塔设备设计 4.3.1 概述 在化工、石油化工及炼油中，由于炼油工艺和化工生产工艺过程的不同，以及操作条件的不同，塔设备内部结构形式和材料也不同。塔设备的工艺性能，对整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及“三废”处理和环境保护等各个方面，都用重大的影响。 在石油炼厂和化工生产装置中，塔设备的投资费用占整个工艺设备费用的25.93%。塔设备所耗用的钢材料重量在各类工艺设备中所占的比例也较多，例如在年产250万吨常压减压炼油装置中耗用的钢材重量占62.4%，在年产60-120万吨催化裂化装置中占48.9%。因此，塔设备的设计和研究，对石油、化工等工业的发展起着重要的作用。本项目以正丁醇精馏塔的为例进行设计。 4.3.2 塔型的选择 塔主要有板式塔和填料塔两种，它们都可以用作蒸馏和吸收等气液传质过程，但两者各有优缺点，要根据具体情况选择。 a．板式塔。塔内装有一定数量的塔盘，是气液接触和传质的基本构件；属逐级（板）接触的气液传质设备；气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气液相密切接触而进行传质与传热；两相的组分浓度呈阶梯式变化。 b．填料塔。塔内装有一定高度的填料，是气液接触和传质的基本构件；属微分接触型气液传质设备；液体在填料表面呈膜状自上而下流动；气体呈连续相自下而上与液体作逆流流动，并进行气液两相的传质和传热；两相的组分浓度或温度沿塔高连续变化。 4.3.2.1 填料塔与板式塔的比较： 表4-2 填料塔与板式塔的比较
4.3.2.2 塔型选择一般原则： 选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。 （1）下列情况优先选用填料塔： a.在分离程度要求高的情况下，因某些新型填料具有很高的传质效率，故可采用新型填料以降低塔的高度； b.对于热敏性物料的蒸馏分离，因新型填料的持液量较小，压降小，故可优先选择真空操作下的填料塔； c.具有腐蚀性的物料，可选用填料塔。因为填料塔可采用非金属材料，如陶瓷、塑料等； d.容易发泡的物料，宜选用填料塔。 （2）下列情况优先选用板式塔：
化工原理课程设计--- 乙醇——水筛板精馏塔工艺设计
化工原理课程设计任务书 专业：班级： 姓名： 学号： 设计时间： 设计题目：乙醇——水筛板精馏塔工艺设计 （取至南京某厂药用酒精生产现场） 设计条件： 1. 常压操作，P=1 atm（绝压）。 2. 原料来至上游的粗馏塔，为95——96℃的饱和蒸汽。因沿 程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3. 塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为 40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%（质量分 率）。 5．塔釜采用饱和水蒸汽加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。 。 6．操作回流比R=（1.1——2.0）R min 设计任务： 1. 完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计 算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程图，t-x-y相平衡图，塔板负 荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。 3．写出该精流塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己 设计的评价。 指导教师：时间 1设计任务
1.1 任务 1.1.1 设计题目乙醇—水筛板精馏塔工艺设计（取至南京某厂药用酒 精生产现场） 1.1.2 设计条件 1.常压操作，P＝1 atm（绝压）。 2．原料来至上游的粗馏塔，为95－96℃的饱和蒸气。 因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3．塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇， 产量为40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03％ (质量分率)。 5．塔釜采用饱和水蒸气加热（加热方式自选）；塔顶 采用全凝器，泡点回流。 6．操作回流比R=(1.1—2.0) R。 min 1.1.3 设计任务 1.完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接 管的计算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程示意图，t-x-y相平衡 图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条 件图。 3．写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总 和对自己设计的评价。 1.2 设计方案论证及确定 1.2.1 生产时日 设计要求塔日产40吨92.41%乙醇，工厂实行三班制，每班工作8小时，每天24小时连续正常工作。 1.2.2 选择塔型 精馏塔属气—液传质设备。气—液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填料塔比较[1]知：板式塔直径放大时，塔板效率较稳定,且持液量较大，液气比适应范围大，因此本次精馏塔设备选择板式塔。筛板塔是降液管塔板中结构最简单的，它与泡罩塔相比较具有下列优点：生产能力大10-15%，板效率提高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
实验四、丙酮和水的分馏
实验四丙酮和水分馏 一、实验目的 1、了解分馏的原理及意义；分馏柱的种类和选用的方法。 2、学习并掌握实验室常用分馏的操作方法。 二、操作要点 （一）、装置与安装 实验室中简单分馏的装置包括：热源、蒸馏器（或蒸馏瓶）、分馏柱、冷凝管和接收管五部分。其中热源、蒸馏器（或蒸馏瓶）、冷凝管和接收管与普通蒸馏中使用的装置相同。分馏柱：普通有机化学实验中常用的分馏柱是刺型分馏柱，又称韦氏（Vigreux）分馏柱。它是一根分馏管，中间一段每隔一定距离向内伸入三根向下倾斜的刺状物（该刺状物在分馏柱内部分是封闭的，在分馏柱壁上是开放的，和大气相通。），在柱中相交，每堆刺状物间排列成螺旋状。管内也可以装入合适的填料。此分馏柱的分馏效率不高，仅相当于两次普通蒸馏。此外，还有球型分馏柱、赫姆柏（Hempel）分馏柱等。 分馏装置的安装与普通蒸馏相似，不同的是用分馏柱替换蒸馏头。安装时要注意使整个装置的高度适中。 （二）、分馏的过程 分馏就是利用分馏柱使原先需要多次重复的普通蒸馏，一次得以完成的蒸馏。该过程与普通蒸馏相似，其用来分离混合物的原理也一样。所不同的是采用分馏柱，使冷凝、蒸发过程由一次变成多次，大大提高了蒸馏的效率。因此，也可以说分馏就是多次的蒸馏。加热使混合液沸腾，沸腾的混合液蒸气进入分馏柱时，因为沸点较高的组分易被冷凝，所以冷凝液中含有较多的沸点较高的组分，而上升的蒸气中低沸点的成分就相对较多。冷凝液向下流动时又与上升的蒸气接触，二者之间进行热交换，使上升的蒸气中沸点较高物质又被冷凝下来，低沸点物质的蒸气继续上升，而冷凝液中低沸点的物质则受热气化，高沸点的仍是液态。如此经过多次的气相和液相的热交换和物质交换，使得低沸点的物质不断上升，最后被蒸馏出来。高沸点的物质则不断流回受热容器中，从而将沸点不同的物质分离。 （三）、操作步骤及注意事项 1、简单分馏操作与蒸馏大致相同。将待分馏的液体混合物加入圆底烧瓶中，加入沸石，装上韦氏分馏柱，插上温度计。温度计水银球上限应与分馏柱支管的下限在同一水平线上，以保证水银球完全被蒸气所包围。分馏支管和冷凝管相连，馏出液收集在锥型瓶中。 2、用电热套加热。液体沸腾后要注意调节温度，使蒸气慢慢升入分馏柱，控制大约10～15分钟后，蒸气才到达柱顶。当有馏液滴出后，调节电热套加热速度使液体的馏出速度控制在1 滴／2～3 秒。低沸点物质蒸完后，再渐渐升温，分别收集第二、第三等其它馏分。要严格控制加热速度，不能只图快，而不顾分馏效果。否则，所得到的各馏分纯度差，达不到分馏的目的。 由于在分馏柱内进行多次的气液之间的热交换，因此柱的保温很重要，否则柱效率会大大降低。在分馏温度较低或分馏要求不高时，可采用石棉布、玻璃棉等包裹分馏柱，可达到初步的保温效果。有时因气温低，蒸气难于到达柱顶，也应对分馏柱进行保温。 3、注意观察温度计读数的变化，如果发现温度计所示温度突然下降或突然上升即为混合液中的一个组分已蒸馏完，接下来蒸出的是另一沸点更高的组分。 （四）、影响分馏效果的因素 一支分馏柱效率的高低主要由该柱的理论塔板数、理论板层高度、滞留液量、回流比、
清水吸收丙酮填料塔的设计
《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)
水吸收丙酮填料塔设计
— 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) `
分离乙醇水精馏塔设计(含经典工艺流程图和塔设备图)
分离乙醇水精馏塔设计(含经典工艺流程图和塔设备图)
分离乙醇-水的精馏塔设计 设计人员： 所在班级：化学工程与工艺成绩： 指导老师：日期：
化工原理课程设计任务书 一、设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计 二、设计任务及操作条件 （1）进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，下同），其余为水；（2）产品的乙醇含量不得低于90％； （3）塔顶易挥发组分回收率为99％； （4）生产能力为50000吨/年90％的乙醇产品； （5）每年按330天计，每天24小时连续运行。 （6）操作条件 a）塔顶压强 4kPa （表压） b）进料热状态自选 c）回流比自选 d）加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选） e）单板压降 kPa。 三、设备形式：筛板塔或浮阀塔 四、设计内容： 1、设计说明书的内容
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； 2、设计图纸要求； 1）绘制生产工艺流程图（A2 号图纸）； 2）绘制精馏塔设计条件图（A2 号图纸）； 五、设计基础数据： 1.常压下乙醇---水体系的t-x-y 数据； 2.乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。 一、设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计 二、设计任务及操作条件：进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，
下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于90％；塔顶易挥 发组分回收率为99％，生产能力为50000吨/年90％的乙醇产 品；每年按330天计，每天24小时连续运行。塔顶压强 4kPa （表压）进料热状态自选回流比自选加热蒸汽压力低压蒸 汽（或自选）单板压降≤0.7kPa。 三、设备形式：筛板塔 四、设计内容： 1）精馏塔的物料衡算： 原料乙醇的组成 xF＝＝0.1740 原料乙醇组成 xD0.7788 塔顶易挥发组分回收率90％ 平均摩尔质量 MF = 由于生产能力50000吨／年，. 则 qn，F 所以，qn，D 2）塔板数的确定： 甲醇—水属非理想体系，但可采用逐板计算求理论板数,本设 计中理论塔板数的计算采用图解法。由乙醇和水有关物性的
清水吸收丙酮填料塔的设计
《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 xx 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)