南陽(yáng)理工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)

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1、 南陽(yáng)理工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 1 2020 年 6 月 23 日 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)

2、 生產(chǎn)能力 : 11700t/年 年工作日 : 300 天 進(jìn)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(jìn)料 加料熱狀況 q=1.0 塔頂全凝器 泡點(diǎn)回流 回流比 1.9Rmin 單板壓降 ≤0.7kPa 資料內(nèi)容僅供參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系本人改正或者刪除。 一．概要 1.精餾與塔設(shè)備簡(jiǎn)介 蒸餾

3、是分離液體混合物的一種方法 , 是傳質(zhì)過(guò)程中最重要的單元操作之一 , 蒸餾 的理論依據(jù)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(diǎn)不同 ) 來(lái)實(shí)現(xiàn)分離目的。 在工業(yè)中 , 廣泛應(yīng)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(jī)合成 , 空氣分離等等 , 特別是大規(guī)模的生產(chǎn)中精餾的應(yīng)用更為廣泛。 蒸餾按操作可分為簡(jiǎn)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?jǐn)?shù)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(jì)初已應(yīng)用與工業(yè)裝置上 , 但由于對(duì)篩板的流體力學(xué)研究很少 , 被 認(rèn)為操作不易掌握 , 沒(méi)有被廣泛采用。體系介紹 甲醇－水體系汽液平衡數(shù)據(jù) (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 2020 年 6 月 23 日 資料內(nèi)容僅供參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系本人改正或者刪除。 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(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 蒸餾過(guò)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(chǎn)能力大 , 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn) , 工業(yè)生產(chǎn)中以連續(xù)蒸餾為主。間歇蒸餾具有操作靈活、 適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn) , 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(yīng)采用連續(xù)精餾

8、過(guò)程。 蒸餾是經(jīng)過(guò)物料在塔內(nèi)的多次部分氣化與多次部分冷凝實(shí)現(xiàn)分離的 , 熱量自塔釜輸入 , 由冷凝器和冷卻劑中的冷卻介質(zhì)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(shè)置。工業(yè)上以采用全凝器為主 , 以便準(zhǔn)確控制回流比。 三．設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 1.設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 1.1 進(jìn)料熱狀態(tài) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 , 泡點(diǎn)進(jìn)料 , q＝ 1。 1.2 加熱方式 精餾塔的設(shè)計(jì)中多在塔底加一個(gè)再沸器以采用間接蒸汽加熱以保證塔內(nèi)有 足夠的熱量供應(yīng) ; 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(shè)計(jì)應(yīng)采用再沸器提供熱量 , 采用 3kgf/cm2( 溫度 4 2020 年 6 月 23 日 資料內(nèi)容僅供參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系本人改正或者刪除。 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(shí)際操作的 R 必須大于 Rmin , 但并無(wú)上限限制。選定操作 R 時(shí)應(yīng)考慮

10、, 隨 R 選值的增大 , 塔板數(shù)減少 , 設(shè)備投資減少 , 但因塔內(nèi)氣、 液流量 L, V, L’,V ’增加 , 勢(shì)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(fèi)用增大。若 R 值 過(guò)大 , 即氣液流量過(guò)大 , 則要求塔徑增大 , 設(shè)備投資也隨之有所增大。其設(shè)備投資 操作費(fèi)用與回流比之間的關(guān)系如下圖所示?？傎M(fèi)用最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 R 值稱(chēng)為最佳 回流比。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)核算確定最佳 R 值 , 常見(jiàn)的適宜 R 值范圍為 : R ＝ ( 1.2～2) Rmin 。 2.理論塔板數(shù)的計(jì)算、 實(shí)際板數(shù)的確定及熱量衡算 2.1 理論板數(shù)計(jì)算 2.1.1 物料衡算 已知進(jìn)料量為 11700t/年 , 進(jìn)料組成 X F＝ 0.55, 進(jìn)料 q＝1 一 天 以 24 小 時(shí) 計(jì) , 則 每 小 時(shí) 的 產(chǎn) 量 為 1625kg/ 小 時(shí) , 化 為 摩 爾 量 為 5 2020 年 6 月 23 日