化工原理设计丙酮水连续精馏塔的设计

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。

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。

*****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。

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。

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。

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0.5Mpa（表压）5) 单板压降≤0.7 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)1.1设计方案的确定 (1)1.2操作条件和基础数据 (1)2.精馏塔的物料衡算 (1)2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (1)2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (1)2.3物料衡算 (2)3.塔板数的确定 (2)3.1理论板层数N T的求取 (2)3.1.1 求最小回流比及操作回流比 (2)3.1.2 求精馏塔的气、液相负荷 (3)3.1.3 求操作线方程 (3)3.1.4 图解法求理论板层数 (3)3.2 塔板效率的求取 (4)3.3 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)4.1操作压力计算 (5)4.2 操作温度计算 (5)4.3 平均摩尔质量的计算 (5)4.4 平均密度的计算 (6)4.4.1 气相平均密度计算 (6)4.4.2 液相平均密度计算 (6)4.5液体平均表面张力计算 (7)4.6液体平均黏度计算 (7)5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (8)5.1塔径的计算 (8)5.1.1精馏段塔径的计算 (8)5.2精馏塔有效高度的计算 (9)5.3精馏塔的高度计算 (10)6.塔板主要工艺尺寸的计算 (10)6.1溢流装置计算 (10)6.1.1堰长l w (10)6.1.2 溢流堰高度h w (11)6.1.3 弓形降液管宽度W d和截面积A f (11)6.1.4 降液管底隙高度h o (11)6.2塔板布置 (12)6.2.1塔板的分块 (12)6.2.2边缘区宽度确定 (12)6.2.3开孔区面积计算 (12)6.2.4筛孔计算及其排列 (12)7.筛板的流体力学验算 (13)7.1塔板降 (13)7.1.1干板阻力h c计算 (13)7.1.2气体通过液层的阻力h l计算 (13)7.1.3液体表面张力的阻力hσ计算 (13)7.2液面落差 (13)7.3液沫夹带 (14)7.4漏液 (14)7.5液泛 (14)8.塔板负荷性能图 (15)8.1漏液线 (15)8.2液沫夹带线 (15)8.3液相负荷下限线 (16)8.4液相负荷上限线 (17)8.5液泛线 (17)9.主要接管尺寸计算 (19)9.2回流液管的管径计算 (19)9.3进料液管的管径计算 (19)9.4釜液排出管的管径计算 (19)10.塔板主要结构参数表 (20)11.设计过程的评述和有关问题的讨论 (21)参考文献 (23)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。

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》课程设计标题学院医药化工学院专业化学工程与工艺（精细）班级 09精细化工（1）班姓名陈举标学号 ********** 指导教师蒋赣、严明芳2011年 12 月 30 日1.设计题目：筛板式连续精馏塔设计2.设计任务在抗生素类药物生产过程中，需要用丙酮溶媒洗涤晶体，洗涤过滤后产生废丙酮溶媒，其组成为含丙酮50%（质量分数，下同）。

为得到含水量为0.5%的丙酮溶液，使废丙酮溶媒重复使用，拟建立一套板式精馏塔，以对废丙酮溶媒进行精馏。

设计要求废丙酮溶媒的处理量为6500吨/年，塔底废水中丙酮含量0.05%。

3.工艺条件生产能力：6500吨/年（料液）年工作日：300天原料组成：50%丙酮，50%水（质量分率，下同）产品组成：馏出液 99.5%丙酮，釜液0.05%丙酮操作压力：塔顶压强为常压进料温度：泡点温度进料状况：泡点加热方式：直接蒸汽加热回流比：自选单板压降≤0.7kPa加热蒸气压力0.5MPa（表压）4.设计内容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5.设计流程丙酮—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。

1．精馏塔的工艺计算 (1)1.1整理有关数据 (1)1.2精馏塔的物料衡算 (3)1.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (7)1.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (10)1.5塔板主要工艺尺寸的计算 (12)1.6筛板的流体力学验算 (16)1.7塔板负荷性能图 (19)1.8精馏塔接管尺寸计算 (23)2. 设计一览表 (25)3．符号说明 (26)4. 后记 (28)5. 参考文献 (28)6. 附图（工艺流程简图、主体设备设计条件图）1 精馏塔的工艺计算1.1整理有关物性数据表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由以上数据可作出丙酮和水的温度组成图，t-y（x）图如下图1-1温度组成图由温度组成图导出相平衡图，如图1-2所示图1-2相平衡图1.2精馏塔的物料衡算1.2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 丙酮的摩尔质量 A M =58.08kmol kg / 水的摩尔质量 B M =18.02kmol kg /000155.002.18/9995.008.58/0005.008.58/0005.0=+=W x 2368.002.18/5.008.58/5.008.58/5.0=+=F x 08.58/995.01.2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量5062.2702.18)2368.01(08.582368.0=⨯-+⨯=F M kmol kg / 4430.5702.18)9841.01(08.589841.0=⨯-+⨯=D M kmol kg / 0262.1802.18)000155.01(08.58000155.0=⨯-+⨯=W M kmol kg / 1.2.3 物料衡算原处理量 8209.325062.27243001065003=÷÷÷⨯=F h kmol / 总物料衡算 32.8209D =W +联立W D 000155.09841.02368.08209.32+=⨯，解得 8712.7=D h kmol / 9297.24=W h kmol /1.2.4塔板数的确定1.2.4.1理论板层数T N 的求取最小回流比及操作回流比采用作图法求最小回流比。

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 (36)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 (40)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 (44)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 (50)五、参考文献 (52)六、心得体会 (53)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：0.993.原料中丙酮含量：10.5X=％F4.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。

化工原理课程设计1200吨丙酮-水连续填料精馏塔设计学院：化学生物与材料科学学院专业：化学工程与工艺设计人：二零一六年六月设计任务一、设计题目设计分离丙酮-水混合液的填料精馏塔。

二、设计数据及条件1、生产能力年处理丙酮-水混合液：1200 吨（开工率：300/年）；2、原料组成丙酮含量为80% （质量百分率，下同），水含量为20%3、分离要求产品中水分含量≤4%（质量分数）残夜中丙酮含量≤4%（质量分数）4、设计条件操作方式：连续精馏操作压力：常压进料状态：饱和液体进料回流比：R=3.59塔填料：500Y金属孔板波纹填料塔顶冷凝器：全凝器三、设计计算内容1、物料衡算2、填料精馏塔计算⑴操作条件的确定⑵塔径的确定⑶填料层高度的确定⑷填料层压降的计算⑸液体分布器设计计算⑹接管管径的计算3、冷凝器和再沸器的计算与选型4、填料塔结构图、填料结构图、填料支撑板结构图摘要本设计任务是“1200吨丙酮-水连续填料精馏塔设计”。

通过该课程设计，将在抗生素药物生产过程中的产生的废丙酮溶媒进行分离。

对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。

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。

丙酮常压下的沸点是56.2℃，故可采用常压操作，用30℃的循环水进行冷凝。

塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，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槽。

因所分离的物系的重组分是水，故选用直接蒸汽加热方式，釜残液直接排出。

丙酮-水物系分离的难易程度适中，气液负荷适中，设计中选用500Y金属孔板波纹填料。

该设计说明书主要内容为：物料衡算、理论塔板数计算、精馏塔塔体工艺尺寸计算、填料层高度的计算、填料层压降计算、液体分布器分布点密度计算、精馏塔接管尺寸计算。

在抗生素药物生产过程中的产生的废丙酮溶媒中由于含有大量丙酮，不能直接排放到环境中，如果进行丙酮回收，既可以降低生产费用，又能使废水排放达到生产要求。

因此，将废丙酮回收，降低排放废水中的丙酮含量，从而产生社会效益和经济效益，是一个很重要的课题。

化工原理课程设计（论文）说明书丙酮-水连续精馏塔的设计学院专业学生姓名指导教师提交日期华南理工大学目录第一章设计说明 (4)1.1题目 (4)1.2目的 (4)1.3设计工艺参数及操作条件 (4)1.4设计任务 (4)第二章计设方案 (5)2.1概述 (5)2.2设计要求 (6)2.3设计方案的确定 (6)2.4工艺流程图 (7)第三章设计计算与论证 (8)3.1查阅文献，整理有关物性数据 (8)3.1.1丙酮-水相平衡图 (9)3.1.2丙酮-水摩尔相平衡表 (9)3.1.3丙酮-水t-x-y图 (11)3.1.4丙酮-水摩尔浓度-泡点表 (11)3.1.5丙酮和水的其他物性参数 (12)3.2连续精馏计算 (13)3.2.1将质量分数转换成摩尔分数 (13)3.2.2物料衡算 (13)3.2.3理论塔板数的求取 (14)3.2.4求实际塔板数及全塔效率 (16)3.2.5精馏段与提馏段的气液体积流量 (16)3.3塔的主要工艺尺寸计算 (19)3.3.1塔径 (19)3.3.2溢流装置 (21)3.3.3塔板布置及浮阀数目与排列 (23)3.4塔板流体力学验算 (25)3.4.1气相压降 (25)3.4.2液泛 (26)3.4.3雾沫夹带 (27)3.4.4漏液 (28)3.5塔板负荷性能图 (28)3.5.1雾沫夹带线 (28)3.5.2液泛线 (28)3.5.3液相负荷上限线 (29)3.5.4漏液线 (29)3.5.5液相负荷下限线 (30)3.5.6作出负荷性能图 (30)3.6主要接管尺寸计算 (32)3.6.1进料管 (32)3.6.2回流管 (33)3.6.3釜液出口管 (33)3.6.4塔顶蒸汽管 (34)3.6.5加热蒸汽管 (34)3.7塔的辅助设备 (34)3.7.1塔顶全凝器 (35)3.7.2再沸器 (36)3.7.3冷却器 (36)3.7.4进料预热器 (37)3.7.5回流泵 (38)3.7.6进料泵 (38)3.8塔的总体结构 (38)3.8.1塔壁厚 (39)3.8.2塔的封头 (39)3.8.3塔高 (39)第四章设计结果汇总 (40)4.1基本参数 (40)4.2塔概况 (41)4.3接管 (42)4.4附属设备 (42)第五章设计小结 (43)参考文献 (44)第一章设计说明1.1题目丙酮-水连续精馏塔的设计。

甲苯丙酮连续精馏塔的设计
概述
本文旨在介绍甲苯丙酮连续精馏塔的设计。

精馏是化工领域中
常用的分离技术之一，可以用于分离不同组分的混合物。

甲苯丙酮
连续精馏塔的设计需要考虑多个因素，包括塔的结构、操作条件、
进料和出料的处理等。

塔的结构
甲苯丙酮连续精馏塔采用传统的精馏塔结构，包括塔板、下塔、进料侧和出料侧等组成部分。

塔板上设置了塔板孔，用于传递物料
和提供塔板间的质量传递。

操作条件
在设计甲苯丙酮连续精馏塔时，需要考虑合适的操作条件，包
括塔的温度和压力。

这些条件将直接影响精馏过程中的分离效率和
产量。

操作条件的选取需要根据具体的工艺要求和设备参数来确定。

进料和出料处理
甲苯丙酮连续精馏塔的进料和出料需要进行适当的处理。

在进
料侧，可以采用预先设定的流量和温度进行进料控制，以保证精馏
塔的正常运行。

出料侧需要设定相应的流量和温度来控制产品的产出。

安全考虑
在甲苯丙酮连续精馏塔的设计过程中，安全性是一个重要的考
虑因素。

需要确保塔的结构和操作条件的选择不会导致危险情况的
发生。

合理的安全设计措施和应急预案的制定可以降低事故风险。

总结
甲苯丙酮连续精馏塔的设计需要考虑多个因素，包括塔的结构、操作条件、进料和出料的处理等。

合理的设计可以提高精馏效率和
产品质量，同时确保安全运行。

在设计过程中，需要充分考虑工艺
要求和设备参数，同时进行必要的安全考虑。