文档介绍：河南科技学院
化工原理课程设计
题目 50000吨/年丙酮-水连续精馏塔设计
学….. 院化学与化工系
专业
班级
姓名
学号
指导老师
年月日
1 化工原理课程设计任务书
;:50000吨/年(料液)
:300天;:25%丙酮,75%水(摩尔分率,下同);:馏出液 99%丙酮,釜液2%丙酮
:塔顶压强为常压;:泡点
:泡点;:直接蒸汽加热
:自选
2 工艺参数的确定; 基础数据的查取及估算
料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数
水的摩尔质量:
丙酮的摩尔质量:;XW =2%;XF =25%;XD =99%
平均摩尔质量:MF=+=
M= + =
M=+=
物料计算: 原料液处理量:F=50000000/(7200*)=
操作温度的计算
根据化工原理附录丙酮-水溶液的汽液相平衡数据,制图有:
x 液相中丙酮的摩尔分数%
x 液相中丙酮的摩尔分数%
t
温度
图 丙酮--水溶液的汽液相平衡图(液相)
根据图 读取数据有:TF =; TD =;Tb =
精馏段平均温度:;提馏段平均温度: ;塔平均温度:
平均密度的计算
已知: 混合液密度: :质量分率
混合气体密度: :为平均相对分子质量
精馏段: ;液相组成:,x1=
汽相组成:,
所以:
提馏段:;液相组成:,汽相组成:,
所以:
求在与下的丙酮和水的密度:
:;, ;:
,
精馏段液相密度: ,
解得:;汽相密度:
提馏段密度: ,解得: 汽相密度:
平均表面张力的计算
液相平均表面张力依下式计算,即:
精馏段:由前面计算有:,此时
查物系数据表可知:,, ,
提馏段:由前面计算有:,此时
查物系数据表可知:, ,
水和丙酮平均相对挥发度的计算两组分正常沸点温度:
根据公式:得:
根据丙酮-水气液平衡表,作图:
Y汽相中丙酮的摩尔分数%
X 液相中丙酮的摩尔分数%
图 R的估算图
求最小回流比Rmin和操作回流比
因为丙酮-水物系的曲线是不正常的平衡曲线,所以最小回流比的求法是由点D(,) 即:D(,),向平衡线作切线,再由切线的斜率或截距求, 作图可知 b= b== Rmin =。由工艺条件决定 R=,故取操作回流比 R=
物料及热量衡算
塔顶冷凝器的热量衡算
目的:对塔顶冷凝器进行热量衡算以确定冷却水的用量。
,根据热量衡算式,有:
QL
QD
冷凝器热量恒算示意图
式中——塔顶蒸气带入系统的热量;——回流液带出系统的热量;——馏出液带出系统的热量;——冷凝水带出系统的热量。
基准态的选择
、℃的丙酮和水为基准态,则: QL=QD=0
各股物流热量的计算
查的丙酮与水在正常沸点下的汽化焓分别为:
ΔVHm丙酮(Tb)= ,ΔVHm水(Tb)=
正常沸点分别为: Tb丙酮= Tb水=
℃的汽化焓:
式中——对比温度; TC——临界温度。
查的苯和甲苯的临界温度分别为:TC丙酮= TC水=
对于丙酮:
∴
对于水:
∴
由此可计算进入塔顶冷凝器蒸气的热量为:
代入到热量衡算式中,可求得塔顶冷凝器带走的热量为:
==
冷却水的用量,设冷却水的流量为qm,则:=qmCp(t2-t1)
已知:t1=30℃ t2=45℃,以进出口水温的平均值为定性温度:
℃时的比热容为:Cpm=/(kg.℃)∴
全塔的热量衡算目的:确