丙酮蒸馏塔设计
化工原理课程设计--丙酮水连续精馏塔的设计
常用的加热介质有饱和水蒸气和烟道气。饱和水蒸汽是一种应用最广泛的加热介质，由于饱和水蒸汽冷凝时的传热系数很高，可以通过改变蒸汽压力准确地控制加热速度。燃料燃烧所排放的烟道气温度可达100～1000℃，适用于高温加热，烟道气的缺点是是比热容及传热系数很低，加热温度控制困难，本设计选用300KPa（温度为133.3）的饱和水蒸气作为加热介质，水蒸气易获得、清洁、不易腐蚀加热管，不但成本会相应降低，塔结构也不复杂。
得出全塔共16块板（包括再沸器），进料位置是第3块板。
第三章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算
3.1物性数据计算
3.1.1密度计算
已知：混合液体密度： （ 为质量分数， 为平均相对分子质量）
混合气体密度：
已知： =57.117℃ =61.275℃ =97.737℃
=0.9564 =0.8263 =0.0784
由于 ,查图得出
验算降液停留时间
精馏段：
提馏段：
停留时间 ，故降液管可用。
⑷降液底隙高度
精馏段：
取降液底隙的流速
则
提馏段：
取降液底隙的流速
则
3.2.4塔板布置
⑴塔板的分块
因为 ，故塔板可采用分块式，查表可知，塔板可分为3块。
⑵边缘区宽度确定
取
⑶开孔区面积计算
开孔区面积 ，对单溢流型塔板，开孔区面积可用下式计算，即
⑴泡罩塔板
泡罩塔板是最早在工业上大规模应用的板型之一，有成熟的设计方法和操作经验。气体接触良好，操作弹性范围大，而且耐油污、不易堵塞。20世纪上半叶，随着化学工业、炼油与石油 化学工业的高速发展，在生产中大量应用着蒸馏、吸收等气液两相传质操作。
⑵筛孔塔板
筛板塔普遍用作H2S-H2O双温交换过程的冷、热塔。应用于蒸馏、吸收和除尘等。在工业上实际应用的筛板塔中，两相接触不是泡沫状态就是喷射状态，很少采用鼓泡接触状态的。
丙酮和水连续精馏塔的设计
化工原理设计任务书设计题目：丙酮－水二元物料板式精馏塔设计条件：常压： 1p atm =处理量： 60000吨/年进料组成： 25%丙酮，75%水（质量分率，下同）馏出液组成：0.965D X =釜液组成： 馏出液 99%丙酮，釜液2%丙酮塔顶全凝器 泡点回流回流比： R=1.5Rmin加料状态： 1.0q =单板压降： 0.7a kp ≤设计任务：完成该精馏塔的工艺设计（包括物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计算）。
画出带控制点的工艺流程图、塔板负荷性能图、精馏塔工艺条件图。
写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。
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。
丙酮-水筛板精馏塔设计
任务书化工原理课程设计任务书专业班级设计人一、设计题目分离丙酮—水混合液（混合气）的筛板精馏塔二、设计数据及条件生产能力：年处理丙酮-水混合液（混合气）：9.0 万吨（开工率300天/年）；原料：丙酮含量为40 %（质量百分率，下同）的常温液体（气体）；分离要求：塔顶丙酮含量不低于（不高于）97.5 %；塔底丙酮含量不高于（不低于） 2.0 %。
建厂地址：沈阳三、设计要求（一）编制一份设计说明书，主要内容包括：1、前言；2、流程的确定和说明（附流程简图）；3、生产条件的确定和说明；4、精馏（吸收）塔的设计计算；5、附属设备的选型和计算；6、设计结果列表；7、设计结果的讨论与说明；8、注明参考和使用的设计资料；9、结束语。
（二）绘制一个带控制点的工艺流程图（2#图）（三）绘制精馏（吸收）塔的工艺条件图（坐标纸）四、设计日期：2013 年03 月07 日至2013 年04 月07 日前言化工生产过程中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。
生产中为了满足存储、运输。
加工和使用的要求，时常将这些混合物分离为较纯净的物质。
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、石油化工等工业得到广泛应用。
精馏过程在能量驱动下，使气、液两相多次接触和分离，利用各组分挥发度的不同，使挥发组分由液相向气相转移，实现原料混合物中各组分分离，该过程是同时进行传热传质过程。
本次设计任务为设计一定处理量的分离苯—氯苯混合物的精馏塔。
板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对板式精馏塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。
与泡罩塔相比，板式精馏塔具有下列优点：生产能力（20%—40%），塔板效率（10%—50%），而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装，维修都较容易。
而在板式精馏塔中，筛板塔有结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60％，浮阀塔的80％左右，处理能力大等优点，综合考虑更符合本设计的要求。
陈旺 化工原理 精馏塔(丙酮-水)
课程设计说明书课题名称丙酮水板式蒸馏塔及其工艺设计计算专业班级过程装备与控制工程五班学生学号 1101030203 学生姓名陈旺学生成绩指导教师吕仁亮武汉工程大学化工与制药学院化工原理设计任务书设计题目：丙酮－水二元物料板式精馏塔设计条件：常压： 1p atm =处理量： 50000吨/年进料组成： 50%丙酮，50%水（质量分率，下同）馏出液组成：D X =0.96釜液组成： 馏出液 99%丙酮，釜液1%丙酮塔顶全凝器 泡点回流回流比： R=1.5Rmin加料状态： 1.0q =单板压降： 0.7a kp ≤设计任务：完成该精馏塔的工艺设计（包括物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计算）。
画出带控制点的工艺流程图、塔板负荷性能图、精馏塔工艺条件图。
写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。
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。
丙酮水精馏塔课程设计
丙酮水精馏塔课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握丙酮与水的精馏原理，理解精馏塔的基本结构和操作流程；2. 学会运用化学平衡和相平衡知识，分析丙酮-水体系的精馏过程；3. 掌握精馏塔的物料与能量平衡计算方法，能进行简单精馏塔的设计与优化。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识解决实际化学工程问题的能力，能独立进行精馏塔的实验操作；2. 提高学生的实验数据分析与处理能力，能够利用实验数据优化精馏操作；3. 培养学生的团队协作和沟通能力，能在小组讨论中提出建设性意见。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化学工程学科的兴趣，激发他们探索科学问题的热情；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性和客观性；3. 增强学生的环保意识，让他们认识到化学工艺在环保方面的重要性。
课程性质：本课程为高中化学选修课程，以化学工程实践为基础，结合理论知识，培养学生的实践操作能力和科学素养。
学生特点：高中学生具备一定的化学基础知识和实验操作技能，但化学工程知识相对薄弱，需要通过实践操作和理论学习相结合的方式进行教学。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，引导学生主动参与实验和讨论，提高学生的实践能力和科学素养。
同时，注重培养学生的团队协作能力和环保意识。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际化学工程问题，为未来的学习和工作打下坚实基础。
二、教学内容本节教学内容主要包括以下三个方面：1. 精馏原理与精馏塔结构- 理解丙酮与水的精馏原理，掌握精馏过程中物质的相变和分离机制；- 学习精馏塔的基本结构，包括塔板、填料、加热器、冷凝器等部件的作用和设计要求；- 结合教材相关章节，分析实际精馏塔操作流程。
2. 化学平衡与相平衡- 掌握丙酮-水体系的气液平衡和液液平衡关系；- 学习化学平衡常数、相平衡图等概念，分析影响精馏效果的因素；- 引导学生运用所学知识，进行精馏塔的物料与能量平衡计算。
丙酮-水溶液直接蒸汽加热筛板精馏塔设计
第一部分设计概述一、设计题目：筛板式连续精馏塔及其主要附属设备设计二、工艺条件:生产能力：30000吨/年（料液）年工作日：300天原料组成：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、查阅文献，整理有关物性数据（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mpa0.592 0.469 0.40 0.33 0.318 0.248丙酮粘度mpa0.26 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丙酮表面张力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/℃丙酮摩尔数x y10000 920.01 0.279 84.20.0250.47 75.60.050.63 66.90.10.754 62.40.20.813 61.10.30.832 60.30.40.842 59.80.50.851 59.20.60.86358.80.70.87558.20.80.89757.40.90.93556.90.950.96256.7 0.975 0.97956.5 1 1由以上数据可作出t-y（x）图如下由以上数据作出相平衡y-x线图（2）进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数酮的摩尔质量 A M =58.08 Kg/kmol 水的摩尔质量 B M =18.02 Kg/kmol平均摩尔质量0937.002.18/75.008.58/25.008.58/25.0=+=F x 968.002.18/01.008.58/99.008.58/99.0=+=D x 00629.002.18/98.008.58/02.008.58/02.0=+=W xM F =0.0937⨯58.08+（1-0.0937）⨯18.02=21.774 kg/kmol M D = 0.968⨯58.08+ (1-0.968) ⨯18.02=56.798 kg/kmol M W =0.00629⨯58.08+（1-0.00629）⨯18.02=18.272 kg/kmol30000000/(30024)191.3621.774F ⨯== kg/kmol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 =0.0937, e y =0.749。
丙酮水连续精馏塔设计方案
丙酮水连续精馏塔设计方案第一章流程的确定及说明一.加料方式加料方式有两种：高位槽加料和泵直接加料。
采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流量和流速，通过重力加料，可以节省一笔动力费用，但由于多了高位槽，建设费用相应增加；采用泵加料，受泵的影响，流量不太稳定，流速也忽大忽小，从而影响了传质效率，但结构简单，安装方便。
如果采用自动控制泵来控制泵的流量和流速，其控制原理较复杂，且设备操作费用高。
本设计采用高位槽进料。
二.进料状况进料状况一般有冷液进料和泡点进料。
对于冷液进料，当组成一定时，流量一定，对分离有利，省加热费用，但其受环境影响较大；而泡点进料时进料温度受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制。
此外，泡点进料时，基于恒摩尔流假定，精馏段和提镏段的塔径基本相等，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易。
综合考虑，设计上采用泡点进料。
三.塔顶冷凝方式塔顶冷凝采用全凝器，塔顶出来的气体温度不高，用水冷凝。
四.回流方式回流方式可分为重力回流和强制回流。
对于小塔型，回流冷凝器一般安装在塔顶，其优点是回流冷凝器无需支撑结构，其缺点是回流冷凝器回流控制较难。
如果需要较高的塔处理量或塔板数较多时，回流冷凝器不适合于塔顶安装，且塔顶冷凝器不易安装、检修和清理。
在此情况下，可采用强制回流，塔顶上升蒸汽量采用冷凝器以冷回流流入塔中。
本次设计为小型塔，故采用重力回流。
五.加热方式加热方式分为直接蒸汽加热和间接蒸汽加热，直接蒸汽加热时蒸汽直接由塔底进入塔内，由于重组分是水，故省略加热装置。
但在一定的回流比条件下塔底蒸汽对回流液有稀释作用，使理论塔板数增加，费用增加。
间接蒸汽加热时通过加热器使釜液部分汽化，维持原来的浓度，以减少理论板数，缺点是增加加热装置。
本次设计采用间接蒸汽加热。
六.加热器采用U型管蒸汽间接加热器，用水蒸气作加热剂。
因为塔较小，可将加热器放在塔内，即再沸器。
这样釜液部分汽化，维持了原有浓度，减少理论塔板数。
化工原理课程设计--丙酮水连续精馏塔的设计
07 安全环保措施与节能优化 建议
安全防护措施考虑
防火防爆措施
采用防爆电器、设置可燃气体检 测报警装置、确保塔内压力稳定 等，以防止火灾和爆炸事故的发 生。
操作安全
制定严格的操作规程，对操作人 员进行专业培训，确保他们熟悉 设备的操作和维护，减少人为操 作失误。
设备安全
选用高质量的材料和可靠的制造 工艺，确保设备的稳定性和安全 性；对关键设备进行定期检查和 维护，及时发现并处理潜在的安 全隐患。
根据冷却水温度、冷却水量、蒸汽量等条件，计算冷凝器传热面积 、冷却水流速等参数。
再沸器
根据加热蒸汽量、加热温度等条件，计算再沸器传热面积、加热蒸 汽流速等参数。
辅助系统（如冷凝器、再沸器等）设计
冷凝器设计
选择合适的冷凝器类型（如列管式、板式等），确定冷却 水进出口温度、冷却水量等参数，进行传热计算和结构设 计。
产品收集
塔顶蒸出的丙酮经过冷凝器冷凝 后收集，塔底排出的水经过处理
后排放或回收利用。
操作条件选择
操作压力
根据丙酮和水的性质及工艺要求 ，选择合适的操作压力。一般来
说，常压精馏可以满足要求。
操作温度
根据丙酮和水的沸点及传质传热要 求，选择合适的操作温度。通常， 操作温度略高于丙酮的沸点。
回流比
回流比对精馏塔的分离效果和能耗 有重要影响。在保证分离效果的前 提下，应尽量降低回流比以减少能 耗。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
对设计结果进行仿真验证，分析 设计方案的可行性和经济性。
02 精馏塔工艺设计
工艺流程确定
原料预处理
将丙酮和水按一定比例混合，经 过预热器加热至适宜温度，进入
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
丙酮蒸馏塔设计
1、设计基本参数
进塔稀丙酮浓度25%，整出浓丙酮浓度95%，
残液中丙酮浓度0.5%，蒸馏塔进料量2436.5Kg/h；2、全塔物料衡算
计算公式：F=D+W 2-1；
F x F=D X D + W x w 2-2;
式中：F 进塔流量Kg/h ；
D 塔顶馏出液流量Kg/h ；
w 塔底流量Kg/h ；
x F 物料中丙酮浓度%；
x D 塔顶物料中丙酮浓度%；
x w 塔底物料中丙酮浓度%；
其中：F=2436.5 Kg/h, x F =25%, x°=95%, x w=0.5%，带入式2-1,2-2 中得：
2436.5二D+W 2436.5 X 25%=氐95%+W 0.5% 得：D=631.7 Kg/h, w=1804.8 Kg/h
3、塔径计算
气相质量流量：G=D X( R+1),式中R为回流比，选回流比R=3,得
G=631.7 X (3+1)=2526.8 Kg/h ；
混合气体的摩尔数：2526.8 - 56.08=45.1 Kmol/h
混合气体的体积流量：V=32.93 X 45.仁1485.1 m 3/h ; 混合气体的密度：丫V =2526.8 -1485.1=1.7 Kg/m
3
95初酮液体体积流量：L=2526.8 - 802=3.15 m /h ;
m/s；
3.15 802 1485.1 ：=0.046
有效空塔速度：v = 0.044 8。
2；.7 =0.955
二V
查图得 C 20=0.044 取 C=C 20
空塔速度 V 空=(0.6~0.8) V ，取 0.75,则 V =0.75X 0.955=0.716 m/s ;
塔径圆整取D=①900
4、 理论板数计算
5、 全塔热量衡算 5.1加料液带入的热量 Q j
25%的稀丙酮水溶液由室温12C 加热到70C
纯丙酮 70C 比热为 G=0.558 Kcal/(KgK) 水 70C 比热为
C 2=1 Kcal/(KgK)
25%丙酮溶液的混合比热为：
Cp=0.558 X .0936+1 X( 1-0.0936) =0.959 Kcal/(KgK) Q j =Cpm A t=0.959X 2436.5 X( 70-12 ) =135523 Kcal/h
初估塔径D =
1485.1
0.785
3600
= 0.856
0.785 0.716 3600
m ；。