化工原理课程设计(丙酮-水).docx

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1、目录第一部分设计概述错误!未定义书签。一、设计题目:错误!未定义书签。二、工艺条件:错误!未定义书签。三、设计内容.错误!未定义书签。四、工艺流程图.错误!未定义书签。笫二部分塔的工艺计算错误!未定义书签。一、查阅文献,整理有关物性数据.错误!未定义书签。二、全塔物料衡算与操作方程.错误!未定义书签。三、全塔效率的估算.错误!未定义书签。四、实际塔板数错误!未定义书签。五、精馆塔主题尺寸的计算.错误!未定义书签。1精储段与提储段的汽液体积流量错误!未定义书签。2塔径的计算错误!未定义书签。3塔高的计算错误!未定义书签。4塔板结构尺寸的确定错误!未定义书签。5弓形降液管错误!未定义书签。6开孔区

2、面积计算错误!未定义书签。7筛板的筛孔和开孔率错误!未定义书签。六、筛板的流体力学验算.错误!未定义书签。1塔板压降错误!未定义书签。2液面落差错误!未定义书签。七、塔板负荷性能图.错误!未定义书签。1精储段塔板负荷性能图错误!未定义书签。2提僧段塔板负荷性能图错误!未定义书签。人、精修塔的主要附属设备错误!未定义书签。1 .塔顶全凝器设计计算错误!未定义书签。2 .料液泵设计计算错误!未定义书签。九、设计结果一览表错误!未定义书签。十、符号说明.错误!未定义书签。十一、参考文献错误!未定义书签。十二、设计小结.错误!未定义书签。第一部分设计概述一、设计题目：筛板式连续精储塔及其主要附属设备设

3、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：福出液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确定精用装置流程，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

4、计算。料液泵设计计算：流程计算及选型。四、工艺流程图丙酮一水溶液经预热至泡点后，用泵送入精储塔。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。精储装置有精用塔、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储分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。丙酮一水混合液原料经预热器加热到泡点温度后送入精僧塔进料板，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

5、下图图1：精镭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5060708090100水粘度mpa丙酮粘度mpa表2.水和丙酮表面张力温度5060708090)100水表面张力丙酮表面张力表3.水和丙酮密度温度5060708090100相对密度&水丙酮(表4.水和丙酮的物理，1质分子量沸点临界温度K临界压强kpa水10022050丙酮-表5.丙酮一水系统t一XV数据沸点t/r丙酮摩尔数Xy1000092(%11由以上数据可作出1y(X)图如下t-y()V(X)由以上数据作出相平衡y-X线图相平衡线10.90.80.70.60.50.

6、40.30.20.10:!黑！S:!:!:!=:!=D1Jmlii一00.10.20.30.40.50.60.70.80.91X(2)进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数酮的摩尔质量f=Kg/kmo1水的摩尔质量MB=Kg/kmo1=0.006290.02/58.080.02/58.08+0.98/18.020.25/58.080.25/58.08+0.75/18.020.09370.99/58.080.99/58.08+0.01/18.020.968平均摩尔质量Mf=()=kg/kmo1Md=kg/kmo1Mw=()=kg/kmo1r30000000(30024)ii_.Z11F=191.36k

7、g/kmo121.774最小回流比相平衡线由题设可得泡点进料q=1则=Xe,又附图可得%=,”确定操作回流比:A=(1I2.0)心令R=2e=二、全塔物料衡算与操作方程(D全塔物料衡算F+S=D+WFxf=Dxd+WxwD=F3Wxd+Rjcw191.360.0937-0.006290.968+0.00629x0.6684=17.205Kmo1/hW=1=RD+qF=0.668417.205+191.36=202.86Kmo1/hS=V=(R+)D-(-q)F=(0.6684+1)17.205=28.705Kmo1/h(2)操作方程精憎段”=上XN+上=0.4相+0.58R+1川R+1n提僮段

8、=-=7.067xh-0.044(3)由图可得当R=时，精馆段与平衡线相切，则即使无穷多塔板及组成也不能跨越切点,切点为(，)，则：Rmin0.968-0.915Rd0.968-0.854设R=2Rmh1=D=FX=17.091Kmo1/hXD+XWS=(R+)D=46.788XW/h1=RD=29.697Kmo1/hW=Ho+夕尸=221.057Kmo1/h精僧段操作线方程:+-=0.63%+0.35H+1利用图解法求理论班层数，可得:总理论板层数NT=I1块,进料板位置Nf=I三、全塔效率的估算用奥康奈尔法(OC56便)对全塔效率进行估算:根据丙酮一水系统t-(y)图可以查得：td=56.

9、50c（塔顶第一块板）XO=O.968X=O.968X1=0.95设丙酮为A物质，水为B物质所以第一块板上：y4=0.968XA=O95N=0.（）32x=0.05可得：。）=学丛59y1B0=67.2%（加料板）xf=0.0937=0.75假设物质同上：yA=0.750x=0.0937y=0.2504=0.9063可得:.=H=29yB/xBQ=IOO%（塔底）XW=0.00629卅=0.00627假设物质同上：=0.0（）627xa=0.00629y=0.99373=0.99371可得：v）=z51=0-997yfBXB所以全塔平均挥发度：a=NaDaFaw=%.59x29x0.997=3

10、.58精健段平均温度：小心=56.5+67.2=6185。C22查前面物性常数(粘度表)：C时，水=0.53mPs丙闱=0.5Impa所以Z=z=0.530.243+0.520.757=0.515mPa-5查85C时，丙酮-水的组成/水=175X水=0.757y内丽=0.825如胴=0.243所以E7e=0.49(3.58x0.515)0245=042同理可得：提留段的平均温度T2=100672=83.6查表可得在C时EK提)=O.49C.58xO.336)0245=Q468四、实际塔板数实际塔板数（1）精储段：Nr=-=14.3,取整15块，考虑安全系数加一块为15块。0.424（2）提储段

11、：NS便）=8.55,取整9块，考虑安全系数加一块，为9块。S续）0.468故进料板为第16块，实际总板数为25块。全塔总效率：ET=Xd=O.42NP五、精储塔主题尺寸的计算1精偏段与提偏段的汽液体积流量精储段的汽液体积流量整理精储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=+2=kmo1液相平均温度：tm=（tf+td）2=+2=C表6.精馆段的已知数据位置进料板塔顶（第一块板）摩尔分数Xf=Yf=yI=Xd=X1=摩尔质量/Zg/kmo1M1f=&Mvf=Mif=Mvi=温度/P在平均温度下查得Phq=97kgIM、PcHaCHzOH=735依/演液相平均密度

12、为：1PPi其中，1=a2=所以，PIm=kgtn,精储段的液相负荷1=RD=X=h1n=1M/P1m=n3W1由PV=RT=RT所以MPMP=RTPM弋RT=PRT精僧段塔顶压强PA=IoI.3KP若取单板压降为，则进料板压强及=分+0.7x15=111.825K4气相平均压强2101.325+111.8251八-=106.575气相平均摩尔质量Mvm256.79+43.42=50.TG5kg/kmo1气相平均密度Prw1XM106.575x50.105RTm8.314335.11.92w3汽相负荷V=(R+1)D=+1)X=h1.92皿=46.761x5(Ho5=220.291Pvm精储段的负荷列于表7。表7精馆段的汽液相负荷名称汽相液相平均摩尔质量/Ag/hno1平均密度/Ag/m3体积流量/，/0提情段的汽液体积流量整理提储段的已知数据列于表8,采用与精储段相同的计算方法可以得到提储段的负荷，结果列于表9。表8提馆段的已知数据位置塔冬进料板Xw=Xf=摩尔分数Yw=Yf=摩尔质量Miv=OMtf=/kg/hno1Miv=Mvf=温度/PIOO表9提憎段的汽液相负荷名称液相汽相平均摩尔质量/kg/knzo1平均密度/Ag/7?体积流量/，/，2塔径的计算在塔顶的温