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1、
南陽理工學院化工原理課程設計
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2020 年 6 月 23 日
化 工 原 理 課 程 設 計 任 務 書
2、
生產能力 : 11700t/年
年工作日 : 300 天
進料組成 0.55 餾出液組成 0.98
釜液組成 0.035 ( 以上均為摩爾分率 )
壓力 : 常壓進料
加料熱狀況 q=1.0
塔頂全凝器 泡點回流
回流比 1.9Rmin
單板壓降 ≤0.7kPa
資料內容僅供參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系本人改正或者刪除。
一．概要
1.精餾與塔設備簡介
蒸餾
3、是分離液體混合物的一種方法 , 是傳質過程中最重要的單元操作之一 , 蒸餾
的理論依據是利用溶液中各組分蒸汽壓的差異 , 即各組分在相同的壓力、 溫度下 , 其探發(fā)性能不同 ( 或沸點不同 ) 來實現分離目的。
在工業(yè)中 , 廣泛應用精餾方法分離液體混合物 , 從石油工業(yè)、 酒精工業(yè)直至焦油分離 , 基本有機合成 , 空氣分離等等 , 特別是大規(guī)模的生產中精餾的應用更為廣泛。
蒸餾按操作可分為簡單蒸餾、 平衡蒸餾、 精餾、 特殊精餾等多種方式。按原料
中所含組分數目可分為雙組分蒸餾及多組分蒸餾。按操作壓力則可分為常壓蒸餾、
加壓蒸餾、 減壓 (
4、 真空 ) 蒸餾。另外 , 按操作是否連續(xù)蒸餾和間歇蒸餾。
2.篩板塔在十九世紀初已應用與工業(yè)裝置上 , 但由于對篩板的流體力學研究很少 , 被
認為操作不易掌握 , 沒有被廣泛采用。體系介紹
甲醇－水體系汽液平衡數據
(101.325kPa):
表 2-------1
x
0
0.0531
0.0767
0.0926
0.1257
0.1315
0.1674
0.1818
0.2083
0.2319
y
0
0.2834
0.4001
0.4353
0.4831
0.5455
0.
5、5585
0.5775
0.6273
0.6485
t/ ℃
100
92.9
90.3
88.9
86.6
85.0
83.2
82.3
81.6
80.2
x
0.2818
0.2909
0.3333
0.3513
0.4620
0.5292
0.5937
0.6849
0.7701
0.8741
1.00
y
0.6775
0.6801
0.6918
0.7347
0.7756
0.7971
0.8183
0.8492
0.8962
0.9194
1.00
t/ ℃
78.0
77.8
76.7
7
6、6.2
73.8
72.7
71.3
70.0
68.0
66.9
64.7
甲醇、 水密度、 粘度、 表面張力在不同溫度下的值
: 表 2-------2
50
60
70
80
90
100
ρ甲醇
760
751
743
734
725
716
3
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ρ水
988.1
983.2
977.8
971.8
965.3
958.4
μ甲醇
0.350
0.306
0.277
7、
0.251
0.225
μ水
0.479
0.414
0.362
0.321
0.288
σ甲醇
18.76
17.82
16.91
15.82
14.89
σ水
66.2
64.3
62.6
60.7
58.8
二、 設計說明書
蒸餾過程按操作方式的不同 , 分為連續(xù)蒸餾和間歇蒸餾兩種流程。連續(xù)蒸餾具有生產能力大 , 產品質量穩(wěn)定等優(yōu)點 , 工業(yè)生產中以連續(xù)蒸餾為主。間歇蒸餾具有操作靈活、 適應性強等優(yōu)點 , 但適合于小規(guī)模、 多品種或多組分物系的初步分離。故分離苯 -甲苯混合物體系應采用連續(xù)精餾
8、過程。
蒸餾是經過物料在塔內的多次部分氣化與多次部分冷凝實現分離的 , 熱量自塔釜輸入 , 由冷凝器和冷卻劑中的冷卻介質將余熱帶走。塔頂冷凝裝置可采用全凝器、
分凝器 -全凝器兩種不同的設置。工業(yè)上以采用全凝器為主 , 以便準確控制回流比。
三．設計計算書
1.設計參數的確定
1.1 進料熱狀態(tài)
根據設計要求 , 泡點進料 , q＝ 1。
1.2 加熱方式
精餾塔的設計中多在塔底加一個再沸器以采用間接蒸汽加熱以保證塔內有
足夠的熱量供應 ; 由于甲
9、醇 -水體系中 , 甲醇是輕組分由塔頂冷凝器冷凝得到 , 水
為重組分由塔底排出。因此本設計應采用再沸器提供熱量 , 采用 3kgf/cm2( 溫度
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130℃) 間接水蒸汽加熱。
1.3 塔頂冷凝水的選擇
采用深井水 , 溫度 t＝ 12℃
1.4 回流比 ( R) 的選擇
實際操作的 R 必須大于 Rmin , 但并無上限限制。選定操作
R 時應考慮
10、, 隨 R
選值的增大 , 塔板數減少 , 設備投資減少 , 但因塔內氣、
液流量 L, V, L’,V ’增加 ,
勢必使蒸餾釜加熱量及冷凝器冷卻量增大
, 耗能增大 ,
既操作費用增大。若
R 值
過大 , 即氣液流量過大 , 則要求塔徑增大 , 設備投資也隨之有所增大。其設備投資
操作費用與回流比之間的關系如下圖所示?？傎M用最低點對應的 R 值稱為最佳
回流比。設計時應根據技術經濟核算確定最佳 R 值 , 常見的適宜 R 值范圍為 : R
＝ ( 1.2～2) Rmin 。
2.理論塔板數的計算、 實際板數的確定及熱量衡算
2.1 理論板數計算
2.1.1 物料衡算
已知進料量為 11700t/年 , 進料組成 X F＝ 0.55, 進料 q＝1
一 天 以 24 小 時 計 , 則 每 小 時 的 產 量 為 1625kg/ 小 時 , 化 為 摩 爾 量 為
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南陽理工學院化工原理課程設計
