化工原理设计丙酮水连续精馏塔的设计
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-水板式精馏塔设计说明书--渊清
丙酮-水板式精馏塔设计说明书--渊清(总41页)-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-课程设计报告书丙酮水连续精馏塔的设计浮阀塔学院专业学生姓名学生学号指导教师课程编号课程学分起始日期目录引言 .................................................... 错误!未定义书签。
第1章设计条件与任务 . (5)设计条件 (5)设计任务 (5)第2章设计方案的确定 (8)第3章精馏塔的工艺设计 (9)全塔物料衡算 (9)原料液、塔顶及塔底产品的摩尔分数 (10)原料液、塔顶及塔底产品的平均摩尔质量 (11)物料衡算进料处理量 (11)物料衡算 (12)实际回流比 (13)最小回流比及实际回流比确定 (13)操作线方程 (14)汽、液相热负荷计算 (14)理论塔板数确定 (15)实际塔板数确定 (16)精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算 (16)操作压力计算 (17)操作温度计算 (18)平均摩尔质量计算 ................................ 1错误!未定义书签。
平均密度计算 .................................... 1错误!未定义书签。
液体平均表面张力计算 ............................ 错误!未定义书签。
9 精馏塔的塔体工艺尺寸计算. (20)塔径计算 (21)精馏塔有效高度计算 (22)第4章塔板工艺尺寸的计算 (23)精馏段塔板工艺尺寸的计算 (24)溢流装置计算 (25)塔板设计 (26)提馏段塔板工艺尺寸设计 (27)溢流装置计算 (27)塔板设计 (28)塔板的流体力学性能的验算 (29)精馏段 (30)提馏段 (30)板塔的负荷性能图 (31)精馏塔 (31)提馏段 (32)第5章板式塔的结构 (32)塔体结构 (32)塔顶空间 (32)塔底空间 (32)人孔 (32)塔高 (32)塔板结构 (32)第6章附属设备 (33)冷凝器 (33)原料预热器 (33)第7章接管尺寸的确定 .................................... 错误!未定义书签。
丙酮与水的连续精馏塔课程设计
化工原理课程设计题系目:丙酮-水分离板式回收塔设计别: 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：附: 回收塔设计任务书一、设计题目丙酮与水分离板式回收塔设计二、设计任务及操作条件1、生产能力（进料量）：300000吨/年2、操作周期：7200 小时/年。
3、进料组成： 6.2%（质量分率，下同）。
4、塔顶产品组成：＞72%。
5、塔底产品组成：＜0.02%。
6、操作压力：塔顶为常压。
7、进料热状态：自选。
8、加热蒸汽：低压蒸汽。
9、设备类型：筛板、浮阀塔板10、回收率: n = 99%11、厂址：安徽地区。
三、设计内容设计方案的选择及流程说明。
塔的工艺计算。
主要设备工艺尺寸设计：塔径、塔高及塔板结构尺寸的确定；塔板的流体力学校核；塔板的负荷性能图；总塔高、总压降及接管尺寸的确定丙酮- 水分离板式回收塔设计4、辅助设备选型及计算。
5、设计结果汇总。
6、设计评述。
7、工艺流程图及塔工艺条件图附图一：回收塔的工艺流程图。
附图二：回收塔的工艺条件图。
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............................................ 1.1.4.5 物料衡算........................................................ 1.1..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)丙酮- 水分离板式回收塔设计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)丙酮- 水分离板式回收塔设计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)一、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。
化工原理课程设计任务书精馏塔
化工原理课程设计任务书精馏塔本篇文档主要介绍化工原理课程设计任务书中关于精馏塔的要求和内容。
一、设计任务设计一座丙酮-甲醇精馏塔，要求：1. 产品：A级丙酮、B级丙酮、水、甲醇2. 输入流量：1000kg/h，A级丙酮50%，B级丙酮50%3. 操作压力：常压4. 输出流量：1000kg/h，A级丙酮90%，B级丙酮10%5. 设计基准：精馏32个板层二、设计步骤1. 精馏塔的结构设计(1) 塔的类型：管式塔(2) 塔的高度：设定32个板层，按传质条件设计最小高度(3) 填料类型：采用网格填料(4) 塔的直径：根据输入流量、精馏塔高度和填料设计(5) 塔的材质：不锈钢(6) 填料厚度：1.5cm2. 精馏塔的操作参数及控制(1) 操作压力：常压(2) 丙酮的重心温度：58℃(3) 甲醇的重心温度：52℃(4) 塔顶压力：1atm(5) 塔底压力：1atm(6) 板间压力降：0.015atm(7) 蒸汽进口管直径：50mm(8) 汽液分离器直径：100mm(9) 泵的扬程：15m3. 精馏塔的热力学计算(1) 设定板层数：32(2) 输入流量：1000kg/h，A级丙酮50%，B级丙酮50%(3) 设定塔顶压力：1atm(4) 设定塔底压力：1atm(5) 设定塔板温度，参考数值文献或软件计算(6) 根据塔板温度确定物质的蒸汽压(7) 根据物质的蒸汽压计算物质的分馏、回流比等参数4. 精馏塔的动力学模拟(1) 建立模型：使用MATLAB或其他模拟软件建立动力学模型(2) 确定控制方案：根据设定的输出要求，确定控制方案(3) 模拟仿真：进行塔的动态仿真，查找可能的故障及出现的问题(4) 评价：对模拟结果进行评价，并应对出现的问题进行处理三、设计成果1. 绘制精馏塔的结构图：包含填料、板层、进口出口等2. 绘制精馏塔的液相、气相平衡图3. 计算精馏塔流程图：包括输入和输出物质流量、温度、压力等参数4. 编写精馏塔的操作说明：包括操作控制、参数设定、操作步骤等5. 输出精馏塔的动态模拟成果：包括MATLAB或其他模拟软件的代码和仿真结果以上是化工原理课程设计的精馏塔任务书的要求和内容，本文档中介绍了设计步骤和要求，设计成果等部分，可以为读者提供一定帮助，同时也展示了精馏塔设计工作的一般流程和方法。
分离 丙酮-水 混合液(混合气)的板式精馏塔化工原理课程设计word模板
*****大学化工原理课程设计说明书专业：应用化学班级：学生姓名：学生学号：指导教师：提交时间： 2020 年 4 月 20 日成绩：化工原理课程设计任务书专业应用化学班级设计人一、设计题目分离丙酮-水混合液（混合气）的板式精馏塔二、设计数据及条件生产能力：年处理丙酮-水混合液（混合气）： 8.0 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） 96 %；塔底丙酮含量不高于（不低于） 3 %。
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（A3）（三）绘制精馏塔的工艺条件图（A3）四、设计日期： 2020 年 03 月 10 日至 2020 年 04 月 20 日2沈阳化工大学化工原理课程设计前言精馏一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法。
双组分混合液的分离是最简单的精馏操作。
典型的精馏设备是连续精馏装置，包括精馏塔、再沸器、冷凝器等。
精馏塔供汽液两相接触进行相际传质，位于塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝，部分凝液作为回流液返回塔顶,其余馏出液是塔顶产品。
位于塔底的再沸器使液体部分汽化，蒸气沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。
进料加在塔的中部,进料中的液体和上塔段来的液体一起沿塔下降，进料中的蒸气和下塔段来的蒸气一起沿塔上升。
在整个精馏塔中，汽液两相逆流接触，进行相际传质。
液相中的易挥发组分进入汽相，汽相中的难挥发组分转入液相。
对不形成恒沸物的物系，只要设计和操作得当，馏出液将是高纯度的易挥发组分，塔底产物将是高纯度的难挥发组分。
进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步提浓，称为精馏段；进料口以下的塔段，从下降液体中提取易挥发组分，称为提馏段。
丙酮水物系分离课程设计
摘要本文通过设计筛板式精馏塔达到分离丙酮-水二元混合物，需要满足年处理量70000吨。
原料中丙酮含量80%，塔顶产品要求丙酮含量不低于99.5%，塔底丙酮含量不高于0.5%，常压操作，泡点进料。
本次设计采用连续精馏过程，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。
该物系属于易分离混合物，采用塔釜直接蒸汽加热法。
塔顶上升蒸汽采用全凝器，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。
本次设计结果为理论板数12块，实际板数25块，塔效率为44.0%，第17块板为进料板。
在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径1.8米，全塔高度19.5米。
各项设计均通过流体力学验算满足设计要求。
关键词：板式精馏塔；板式塔；丙酮-水；设计计算AbstractIn this paper, through the design of plate distillation column to achieve separation of acetone / water mixture needs two yuan, the annual handling capacity of 70000 tons. 80% acetone content in raw material, the product requirements of acetone content of not less than 99.5%, the bottom of the tower and acetone content of not more than 0.5%, normal operation, the bubble point feed.The design of a continuous distillation process, the raw material liquid through a preheater after heated to soak into the distillation tower. The system is easy to separate mixtures, the tower kettle direct steam heating method. The rise of the condenser steam, condensate point back to the next part of the tower, the rest part of products to the storage tank after cooling.The design results of theoretical plate number 12, the actual plate number 25, column efficiency was 44%, seventeenth boards for the feed plate. In the design and calculation of main parameters of plate tower in the tower diameter of 1.8 meters, the tower height of 19.5 meters. The design of fluid mechanics checked through to meet the design requirements.Keywords: distillation column; plate ;acetone - water ; design and calculation目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)第一章设计条件与任务 (2)1.1设计条件 (2)1.2设计任务 (2)第二章设计方案的确定 (3)2.1精馏方案的选定 (3)2.1.1操作压力 (3)2.1.2进料状态 (3)2.1.3加热方式 (3)2.1.4冷却剂与出口温度 (4)2.1.5回流比的选择 (4)2.1.6回流方式的选择 (4)2.1.7热能的利用 (4)2.2确定设计方案的原则 (5)2.2.1 满足工艺和操作的要求 (5)2.2.2满足经济上的要求 (5)2.2.3 保证安全生产 (6)第三章塔的工艺计算 (7)3.1进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (7)3.2 最小回流比的计算 (7)3.2.1 气液相平衡数据 (7)3.2.2 最小回流比的计算 (8)3.3全塔物料衡算与操作线方程 (9)3.4 实际回流比 (9)3.5 精馏段和提馏段理论板数的计算 (10)3.6精馏塔平均温度的计算 (11)3.7物性参数计算 (11)3.7.1 气相密度 (11)3.7.2 液相密度 (11)3.7.3 表面张力 (11)3.7.4 粘度 (12)3.8塔效率的计算 (13)3.9实际塔板数的计算 (14)3.9.1 精馏段 (14)3.9.2 提馏段 (14)3.10塔径的估算 (15)3.10.1 板间距的初选 (15)3.10.2塔径的估算 (15)3.10.2.2提馏段 (17)第四章塔板工艺尺寸的计算 (18)4.1精馏段塔板工艺尺寸计算 (18)4.1.1 溢流装置的设计 (18)4.1.1.1降液管的类型与溢流方式 (18)4.1.1.2 溢流装置的设计计算 (18)4.1.1.3 溢流堰 (18)4.1.1.4弓形降液管 (19)4.1.1.5受液盘 (20)4.1.2塔板设计 (21)4.1.2.1 塔板布置 (21)4.1.2.2 筛孔的计算及其排列 (21)4.1.2.3筛孔的排列与筛孔数 (22)4.1.2.4开孔率 (22)4.1.2.5筛孔分布图 (22)4.2提馏段塔板工艺尺寸设计 (23)4.2.1溢流装置计算 (23)4.2.1.1溢流堰高度 (23)4.2.1.2弓形降液管宽度和截面积 (23)4.2.1.3降液管底隙高度 (23)4.2.2塔板设计 (24)4.2.2.1 塔板布置 (24)4.2.2.2 筛孔的计算及其排列 (24)4.2.2.3筛孔的排列与筛孔数 (24)4.2.2.4开孔率 (24)4.2.2.5筛孔分布图 (25)4.3板的流体力学性能验算 (25)4.3.1 精馏段 (25)4.3.1.1塔板压降 (25)4.3.1.2液面落差 (27)4.3.1.3液沫夹带 (27)4.3.1.4漏液 (27)4.3.1.5液泛 (28)4.3.2提馏段 (28)4.3.2.1塔板压降 (28)4.3.2.2液面落差 (29)4.3.2.3液沫夹带 (30)4.3.2.4漏液 (30)4.3.2.5液泛 (30)4.4塔板的负荷性能图 (31)4.4.1精馏段 (31)4.4.1.1漏液线 (31)4.4.1.2液沫夹带线 (31)4.4.1.4液相负荷上限 (32)4.4.1.5液泛线 (32)4.4.2提馏段 (33)4.4.2.1漏液线 (33)4.4.2.2液沫夹带线 (34)4.4.2.3液相负荷下限 (34)4.4.2.4液相负荷上限 (34)4.4.2.5液泛线 (34)第五章接管尺寸的确定 (36)5.1进料管 (36)5.2釜残液出料管 (36)5.3回流液管 (37)5.4塔顶上升蒸汽管 (37)5.5加热蒸汽管 (37)第六章附属设备 (39)6.1冷凝器 (39)6.2原料预热器 (39)6.3原料泵 (40)6.4 塔釜 (40)第七章板式塔的结构 (42)7.1塔体结构 (42)7.1.1筒体 (42)7.1.2封头 (42)7.1.3塔顶空间 (42)7.1.4人孔 (42)7.1.5塔高 (42)7.2塔板结构 (43)第八章设计结果汇总 (44)第九章设计评价 (46)参考文献 (47)引言塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。
分离丙酮---水连续浮阀式精馏塔工艺设计
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
3.4.1精馏段与提馏段操作线方程及 线方程………………………………………………11
3.4.2全塔效率 13
3.4.3实际塔板数14
3.8塔板负荷性能图38
3.8.1液沫夹带线关系式………………………………………………………………………38
3.8.2液相负荷下限线关系式…………………………………………………………………39
3.8.3漏液线系式………………………………………………………………………………39
3.8.4液相负荷限线关系式……………………………………………………………………40
二、设计数据及条件
生产能力：年处理丙酮-水混合液（混合气）：80000万吨（开工率300天/年）；
原料：原料加料量F＝11111.1kg/h
丙酮含量为30 %（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）98.0%；
塔底丙酮含量不高于（不低于）2.0%。塔顶压力p＝0.101325Mpa（绝压）塔釜采用0.5Mpa（表压）饱和蒸汽间接加热
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塔内各段气液两相的平均分子量17
3.5.4各6平均温度下液体表面张力的计算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
0.815
62.1
0.80
0.898
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。
- 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)。
课程设计报告书题目：丙酮-水连续精馏塔的设计学院化学与化工学院专业学生姓名学生学号指导教师起始日期 2014年6月30日教师评语教师签名：日期：成绩评定备注第一章课程设计任务书 (5)第一节设计概述 (5)一、设计题目 (5)二、设计要求（工艺参数） (5)三、设计方案 (5)四、工艺流程图 (6)第二章设计计算与论证 (8)第一节查阅文献、整理有关物性数据 (8)一、相关物性 (8)第二节物性参数计算 (10)一.进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (10)二、回流比的确定 (11)第三节操作方程和理论塔板数的确定 (12)一、全塔物料衡算与操作方程 (12)二、图解法求理论塔板数 (13)第四节全塔效率的估算与实际塔板数 (14)一、全塔效率的估算 (14)二、实际塔板数 (16)第三章精馏塔主体尺寸的计算 (16)第一节气液体积流量 (16)一、精馏段与提馏段的汽液体积流量 (16)第二节塔径的计算 (20)一、塔径基本数据的计算 (20)二、精馏段塔径的计算 (21)三、提馏段塔径的计算 (22)第三节溢流装置的计算 (24)一、基本溢流装置的计算 (24)二、浮阀的数目与排列 (25)三、塔板结构尺寸的确定 (25)第四节塔板的流体力学验算 (28)一、阻力计算 (28)二、淹塔校正（液乏校正） (30)三、雾沫夹带校核 (31)四、漏液 (32)第四章塔板性能负荷图 (32)第一节塔板性能计算 (32)一、雾沫夹带线① (32)二、液泛线② (33)三、液相负荷上限线③ (34)四、漏液线④ (35)五、液相负荷下限线⑤ (35)六、作出负荷性能图 (36)第五章塔体辅助设备计算与选型 (38)第一节主要接管尺寸计算 (38)一．进料管 (38)二．回流管 (38)三．釜液出口管 (39)四．塔顶蒸汽管 (39)五．加热蒸汽管 (39)第二节塔的辅助设备 (40)一、塔顶全凝器 (40)二、进料预热器 (41)三、料液泵设计计算 (42)第三节塔体结构计算 (43)一．塔壁厚δ (43)二．塔的封头确定 (43)三．塔高 (44)第六章设计结果汇总 (45)一．基本数据 (45)二．塔体概况 (46)三、符号说明 (47)四、附图 (49)五、参考文献 (51)六、心得体会 (52)第一章课程设计任务书第一节设计概述一、设计题目丙酮-水连续精馏塔的设计二、设计要求（工艺参数）1.塔顶产品(丙酮)：2.5 t/h，0.98X=(质量分率，下同)Dη=2.塔顶丙酮回收率：0.99X=％3.原料中丙酮含量：10.5F4.精馏方式：直接蒸汽加热，加热蒸汽绝对压强1.5atm，热损失以5%计5.操作压力：常压6.进料热状况:q1=,泡点进料7.回流比：R=2Rmin8.塔顶全凝器，泡点回流，冷却水进口温度25℃、出口温度45℃9. 单板压降≯0.7kPa三、设计方案概述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，直接水蒸气加热为塔底提供气相回流。
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。
通过图解法得出理论板数11块，回流比为1.5247,算出塔效率为0.417，实际板数为24块，进料位置为第13块，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1.2米。
通过浮阀塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。
在此次设计中，对塔进行了物料衡算，本次设计过程正常，操作合适。
四、工艺流程图工艺流程图如下图1所示图1 工艺流程图第二章设计计算与论证第一节查阅文献，整理有关物性数据一、相关物性（1）水和丙酮的性质表1.水和丙酮的粘度温度50 60 70 80 90 1000.592 0.469 0.40 0.33 0.318 0.248水粘度mpa·s0.26 0.231 0.209 0.199 0.179 0.160丙酮粘度mpa·s表2.水和丙酮表面张力温度50 60 70 80 90 10067.7 66.0 64.3 62.7 60.1 58.4水表面张力19.5 18.8 17.7 16.3 15.2 14.3丙酮表面张力表3.水和丙酮密度温度50 60 70 80 90 1000.760 0.750 0.735 0.721 0.710 0.699相对密度水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 y10000920.01 0.27984.20.0250.4775.60.050.6366.90.10.75462.40.20.81361.10.30.83260.30.40.84259.80.50.85159.20.60.86358.80.70.87558.20.80.89757.40.90.93556.90.950.96256.7 0.975 0.97956.5 1 1由以上数据可作出t-y（x）图如下图2 丙酮t-y （x ）第二节 物性参数计算一.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已知量： 表5 已知参数列表D t/h wF % wD % η 2.510.5980.99进料的丙酮的摩尔分数：塔顶的丙酮的摩尔分数：平均摩尔质量938.002.18/)98.01(08.58/98.008.58/98.0=-+=D x 035.002.18/105.0-108.58/105.008.58/105.0=+=）（F xMF=0.0938⨯58.08+（1-0.0938）⨯18.02=19.427 kg/kmolMD= 0.938⨯58.08+ (1-0.938) ⨯18.02=55.608 kg/kmol 塔顶的摩尔流量：D=2500×0.9858.08+2500×（1−0.98）18.02=44.958kkkk/ℎ由得：进料的摩尔流量：F=x D Dηx F=44.958×0.9380.99×0.035=1213.213kmol/ℎ二、回流比的确定因为x D、x F和q 确定后，最小回流比就确定了，用图解法可求。
由上述计算知：x D=0.938；x F=0.035；泡点进料，则q=1,从而q线方程为：x=0.035作图如下：图3 最小回流比求解图由上图知：x q=0.035,y q=0.5476由R min =x D −y q y q −x q得：R min =0.938−0.54760.5476−0.035=0.762适宜回流比：R=（1.1～2.0）Rmin 取适宜回流比:R=2 Rmin=1.525第三节操作方程和理论塔板数的确定一、全塔物料衡算与操作方程(1)全塔物料衡算由于是直接水蒸气加热，因此会对塔釜产品有稀释作用，W 要考虑水蒸气用量，结果是导致提馏段操作方程有所不同。
假定是恒摩尔流条件下，'0V V =,又因为是泡点进料，q=1,所以水蒸气用量:V 0=V ′=V =(R +1)D =(1.525+1)×44.958=113.504。
以下是物料衡算：0V F D W +=+F D WFx Dx Wx =+ 得：W= 1281.759 Kmol/h x w =0.000228M w =58.08×0.000228+(1−0.000228)×18.02=18.029(2) 操作方程精馏段操作线方程：y n =R R+1x n+1+x D R+1=0.60391x n+1+0.371645提馏段操作性方程：y m+1′=W V 0x m ′−W V 0x w =1281.759113.504x m ′−1281.759113.504×0.000228=11.2926x m ′−0.002575表6 计算结果总结摩尔分数数值 摩尔流量kmol/h 数值 平均摩尔质量kg/kmol数值 x D0.938D44.958M D55.608x F0.035 F 1213.213 M F19.427x W0.000228 V0 113.504 M V018.02 进料热状况q1 W 1281.759 M W18.029 q线方程x=x F=0.035最小回流比Rmin 0.7623 合适回流比R1.5247精馏段方程y n=0.60391x n+1+0.371645提馏段方程y m+1′=11.2926x m′−0.002575二、图解法求理论塔板数（1）使用图解法求的得理论塔板数为NT =11块，精馏段5块，提留段5块，进料板在第6块。
图4 图解法求最小回流比图5 局部放大图第四节 全塔效率的估算与实际塔板数一、全塔效率的估算用奥康奈尔法('O conenell )对全塔效率进行估算： a.根据丙酮—水系统t —x(y)图可以查得：c td 03.57= (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：相对挥发度 BB AA D x y x y //=α=1.634937938282.0=D x 938282.01=y 9029.01=x 938282.0=A y 9029.0=A x 061718.0=B y 0971.0=B xb.根据丙酮—水系统t —x(y)图可以查得：进料温度为c t f 079.1= x F =0.035121 y F =0.57 设丙酮为A 物质，水为B 物质可得： BB AA F x y x y //=α=33.31831c.根据丙酮—水系统t —x(y)图可以查得：塔底温度c t 07.99= x W =0.000228 y F =0.000229 设丙酮为A 物质，水为B 物质BB AA w x y x y //=α=1.0356 所以全塔平均挥发度 3W F D αααα==30356.131831.33634937.1⨯⨯=3.83524精馏段平均温度： T 1=T D +T F2=57.3+79.12=68.2℃查前面物性常数（粘度表）：68.2 0C 时 ， μ水=0.4552mPa ·s ， μ丙酮=0.2266mPa ·s查表得68.20C 时，丙酮-水的组成 y 水=0.262 x 水=0.915 y 丙酮=0.738 x 丙酮=0.085 所以μ精=∑x i μi= 0.915×0.4552+0.085×0.2266=0.467856mPa ·s 所以 E T(精)=0.49×（3.83524×0.467856）−0.245=0.4246同理可得：提留段的平均温度 T 2=T w +T F2=99.7+79.12=89.4℃查前面物性常数（粘度表）：89.4 0C 时 ， μ水=0.32mPa ·s ， μ丙酮=0.18mPa ·s0.035121=A x 0.57=A y 47.0=B y 964879.0=B x 000228.0=A x 000229.0=A y 999771.0=B y 999772.0=B x查89.40C 时，丙酮-水的组成 y 水=0.65 x 水=0.985 y 丙酮=0.35 x 丙酮=0.015所以μ提=∑x i μi= 0.985×0.32+0.015×0.18=0.3179 mPa ·s 所以E T(提)=0.49×（3.83524×0.3179）−0.245=0.466773二、实际塔板数实际塔板数TTP E N N（1）精馏段：N R =50.4246=11.78 ，取整12块。