精馏塔的设计及选型

1、精馏塔的设计与选型目录精馏塔设计与选型1目录11设计概述11.1工艺条件11.2确定设计计划12塔式设计计算22.1物理数据22.2物料会计42.3确定托盘数52.4精馏塔的工艺条件和相关物理性质数据92.5塔式工艺尺寸设计和计算122.6托盘工艺尺寸设计计算152.7检查托盘流体力学202.8负载性能图表232.9精馏塔接管尺寸计算283精馏塔辅助设备的设计与选型323.1原料预热器设计333.2回流冷凝器设计选型353.3水壶塔再沸器设计选型393.4泵选择413.5气缸和磁头421设计概述1.1工艺条件(1)产能：2836.1公斤/d(液体)(2)工作日：250天，每天连续运行4小时(3

2、)原料构成：丙酮35.12%，水64.52%，杂质0.35%，杂质含量小，不与丙酮蒸馏，可以忽略。因此，牙齿母液可以看作只含有丙酮和水的成分，其质量由丙酮35.12%、水64.88%(河东)组成。(4)产品构成：馏出物99%丙酮溶液，回收率为90%，可见塔水壶余额中丙酮含量不得超过5.16%就是每天生产99%的丙酮905.54公斤。(5)供应温度：气泡点(6)加热方法：间接蒸汽加热(7)塔顶压力：大气压力(8)供给热状态：泡泡点(9)回流比：可选(10)加热蒸汽压力：0.5MPa(表压)(11)单板压降0.7kPa1.2确定设计计划(1)、蒸馏方法和工艺：在牙齿设计所涉及的浓度范围内，丙酮和水

3、的挥发性比较大，容易分离，丙酮和水在运行条件下都是比热物质，因此选择常压整流，采取连续整流方式。母液经过换热器，从塔底采出液进入预热点，连续进入精馏塔，塔顶蒸汽冷凝塔塔塔塔顶冷凝器后，大部分连续采出，采出部分通过冷却器进入储油罐等待，少量回流。塔底的一部分经过塔水壶再沸的汽化，返回塔底，一部分连续开采，开采部分可用于原料液预热。塔顶安装了电凝器，塔部安装了再沸器，供应输送使用离心泵，回流液输送到高位桶。(2)，供应状态：气泡点供应。(3)，加热方法：间接蒸汽加热。(4)，加热和冷却方式：原料用塔部液预热到泡沫点，沸腾的器具使用间接蒸汽加热，塔顶使用自来水作为冷却剂。优点是成本低，腐蚀性小，粘度

4、小，比热容大小大，易于运输。(5)，流程图表图1-1连续精馏筛板塔工艺图表2塔式设计计算2.1物理数据1，丙酮和水的物理常数表1-1水的粘度和表面张力温度粘度MPa表面张力50 0.592 67.760 0.469 66.070 0.400 64.380 0.33 62.790 0.318 60.1100 0.248 58.4表1-2丙酮的粘度和表面张力温度粘度MPa表面张力50 0.260 19.560 0.231 18.870 0.209 17.780 0.199 16.390 0.179 15.2100 0.160 14.3表1-3丙酮和水的密度温度丙酮水相对密度50 758.56 99

5、8.1 0.76060 737.4 983.2 0.75070 718.68 977.8 0.73580 700.67 971.8 0.72190 685.36 965.3 0.710100 669.92 958.4 0.699表1-4丙酮和水的物理性质分子量沸点临界温度k临界压力kpa丙酮58.08 56.2 508.1 4701.50水18.02 100 647.45 22050表1-5丙酮-水系统t-x-y数据表丙酮摩尔数沸点t/c液相x/%气相y/%100 0 092 0.01 0.27984.0 0 0.025 0.4775.6 0.05 0.6366.9 0.1 0.75462.4

6、 0.2 0.81361.1 0.3 0.83260.3 0.4 0.84259.8 0.5 0.85159.2 0.6 0.86358.8 0.7 0.87558.2 0.8 0.89757.4 0.9 0.93556.9 0.95 0.96256.7 0.975 0.97956.5 1 12.2物料会计1、原料液、塔顶和塔底液体丙酮摩尔分数丙酮摩尔质量=58.08千克/kmol；水的摩尔质量=18.02千克/kmol0.1440.9680.0172、原料液、塔顶和塔底液体材料的平均摩尔质量0 . 14458 . 08(1-0.144)18.02=23.79(kg/kmol)0.96858.

7、08(1-0.968)18.02=56.80(kg/mol)=0 . 01758 . 08 0 . 98318 . 02=18.70(kg/mol)3、物料平衡塔顶产品=3.99(kmol/h)总物料平衡D W=F或3.99 W=F丙酮物料平衡，即0.968D 0.017W=0.144F联排解决方案F=29.9(kmol/h)，W=25.91(kmol/h)2.3确定托盘数1、计算理论托盘数丙酮-水是郑智薰理想溶液系统，因此使用图形方法获取理论塔板数1) x-y图表手册应确认丙酮-水的气液平衡数据。应按照表5所示的表5绘制x-y图。图1-2丙酮-水的x-y图片2)回流费牙齿整流分离工艺的供给方

8、式是泡沫点供给方式，因此q=1，图1中对角线上点e(0.144，0.144)的垂直线是供给线(Q线)，牙齿线和平衡线的交点坐标为xe=0.144，ye=0.7750.31工作回流比通常为最小回流比的1.1-2.0倍，工作回流比的2倍，工作回流比：R=0.312=0.623)气象和液体负荷蒸馏区的气相和液相负荷0.623.99=2.47(kmol/h)1.623.99=6.46(kmol/h)蒸馏区的气相和液相负荷2.47 29.9=32.37(kmol/h)6.46(kmol/h)4)运营线方程蒸馏段：馏分油：5)图解法如图2所示，理论塔总数为5个(包括塔部)，第四个是供应板。整流团是3元，分

9、类团是1元。图1-3图表2、计算实际托盘数1)塔蒸馏段和温度要求图1-4 t-x-y图因此，可以确认供应板、塔顶、塔底的温度和气象TF=64.40c=0.792TD=56.78c=0.970TW=90.18c=0.321蒸馏区的平均温度为t1=60.59 蒸馏区的平均温度为T2=73.48 2)全塔式效率ET计算使用整体塔效率估算公式计算。表达式的平均粘度在整个塔的平均温度下表示为进料配置。整流团：平均温度为60.59C，牙齿平均温度下的化工原理附录如下。 a=0.235 mpa.s， b=0.469 mpa.s=-0.372=0.399制留团：平均温度为73.48C，牙齿平均温度下的化工原理

10、附录如下。 a=0.211 mpa.s， b=0.399 mpa.s=-0.343=0.3813)确定实际托盘数整流团整流区的实际塔板数为8个。分划(成语)蒸馏段的实际托盘数为3个。托盘总数为11韩元，不包括塔水壶。2.4精馏塔的工艺条件和相关物性数据(1)工作压力每层的托盘压降=0.7kPa，塔顶部工作表格计算为2kPa。塔顶工作压力PD=101.3 2=103.3kPa供应压力板压力PF=PD 0.78=108.9kPa塔底工作压力Pw=PD 110.7=111.0kPa由此可以计算出整流团、蒸馏团的平均压力。蒸馏段P=(PD PF)/2=106.1kPa蒸馏段P=(PF Pw)/2=109.95kPa(2)操作温度图3得塔顶和塔底发泡剂温度分别为tD=56.78，tW=90.18 C，供应温度=64.40。蒸馏区的平均温度：t=(56.78 64.40)/2=60.59蒸馏区的平均温度：t=(90.18 64.40)/2=77.29(3)平均摩尔质量1)塔顶成分的平均摩尔质量Y1=0.968，检查平衡曲线=0.957；所以塔顶的气相和液体的平均摩尔质量分别是气象平均摩尔质量=56.79(kg/kmol)液体平均摩尔质量=56.36(