丙酮-水化工原理课程设计(DOC33页)VIP免费

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 工艺流程图图 1：精馏装置流程示意图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 MA =58.08kg/kmol 水的摩尔质量 MB =18.02kg/kmolxF ==0.143xD ==0.968xW ==0.0132.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量MF=0.143×58.08+（1-0.143）×18.02=23.75kg/kmol MD=0.968×58.08+（1-0.968）×18.02=56.80kg/kmol MW=0.013×58.08+（1-0.013）×18.02=18.54kg/kmol2.3 物料衡算原料进料量为 2000kg/hF=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=62.803.塔板数的确定3.1 理论塔板数 NT的求取3.1.1 求最小回流比及操作回流比 丙酮-水是非理想物系，先根据丙酮-水平衡数据（见下表 1），绘出平衡线，如下图所示。表 1 丙酮—水系统 t—x—y 数据沸点 t/℃丙酮摩尔数xy10000920.010.27984.20.0250.4775.60.050.6366.90.10.75462.40.20.81361.10.30.83260.30.40.84259.80.50.85159.20.60.86358.80.70.87558.20.80.89757.40.90.93556.90.950.96256.70.9750.97956.511由表 1 数据可作出 t-y（x）图如下由表 1 数据作出相平衡 y-x 线图由 ， 得 由表计算得：α1=38.31α8=5.71α2=34.58α9=4.20α3=32.35α10=3α4=27.59α11=2.18α5=17.39α12=1.60α6=11.56α13=1.33α7=7.99α14=1.20所以 α==7.055得出相平衡方程：y =泡点进料，所以 q=1，xe=xF=0.143代入相平衡方程，得到 ye=0.541所以 Rmin 1.073初步取实际操作回流比为理论回流比的 1.5 倍即 R=1.5Rmin=1.5×1.073 = 1.613.1.2 求精馏塔的气、液相负荷 L kmol/h V kmol/h L kmol/h V kmol/h3.1.3 求操作线方...