正戊烷正己烷混合液的常压连续筛板蒸馏塔设计毕业论文.doc

此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)化工原理课程设计题目：正戊烷—正己烷混合液的常压连续筛板蒸馏塔设计学院：生命科学学院班级：制药工程1101班姓名：黄静指导老师:陈驰设计时间：2021年6月15日到6月28日目录前言 单板压降 Δp0.7kPa〔表压〕 全塔效率 ET=43.35％〔计算得出的〕当地大气压 101.33 kPa、设计内容及要求1. 确定精馏装置流程;2. 工艺参数确实定根底数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算、理论塔板数、塔板效率,实际塔板数等3. 主要设备的工艺尺寸计算板间距、塔径、塔高、溢流装置、塔盘布置等4. 流体力学计算流体力学验算、操作负荷性能图及操作弹性5. 主要附属设备设计计算及选型第二章．设计方案简介流程的设计与说明 工艺流程：如图1所示原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内操作时连续的从再沸器中取出局部液体作为塔底产品〔釜残液〕再沸器中原料液局部汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或局部冷凝，然后进入贮槽再经过冷却器冷却。

并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体，其余局部经过冷凝器后被送出作为塔顶产品为了使精馏塔连续的稳定的进行，流程中还要考虑设置原料槽产品槽和相应的泵,有时还要设置高位槽为了便于了解操作中的情况及时发现问题和采取相应的措施，常在流程中的适当位置设置必要的仪表比方流量计、温度计和压力表等，以测量物流的各项参数第三章.工艺计算设计方案确实定 本设计任务为别离正戊烷和正己烷混合物对于二元混合物的别离应采用常压下的连续精馏装置本设计采用泡点进料将原料夜通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝冷凝液在泡点下一局部回流至塔内其余局部经产品冷却器冷却后送入储罐该物系属易别离物系最小回流比拟小操作回流比取最小回流比的1.5倍塔釜采用间接蒸汽加热流程确实定和说明其中流程确实定和说明：加料分两种方式：泵加料和高位槽加料高位槽加料通过控制液位高度，可以得到稳定流量，但要求搭建塔台，增加根底建设费用：泵加料属于强制进料方式，本次加料可选泵加料泵和自动调节装置配合控制进料2进料状态进料方式一般有冷液进料，泡点进料、汽液混合物进料、露点进料、加热蒸汽进料等泡点进料对塔操作方便，不受季节气温影响。

泡点进料基于恒摩尔流，假定精馏段和提馏段上升蒸汽量相等，精馏段和提馏段塔径根本相等由于泡点进料时，塔的制造比拟方便，而其他进料方式对设备的要求高，设计起来难度相对加大，所以采用泡点进料3冷凝方式选全凝器，塔顶出来的气体温度不高冷凝后回流液和产品温度不高，无需再次冷凝，制造设备较为简单，为节省资金，选全凝器4加热方式采用间接加热，因为塔釜设了再沸器，故采用间接加热操作条件在前面已经介绍，此处不赘述精馏塔的物料衡算原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率X=0.5 X=0.97 X原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M=72.1510.5+86.1780.5=79.16(kgmol)M=72.1510.97+86.1780.03=72.57(kgmol)M+86.1780.97=85.76(kgmol)物料衡算原料原处理量F==66.32〔kmol Rmin=步骤三：求精馏塔的气、液相负荷 步骤四：求操作线方程 精馏段操作线方程为 提留段操作线方程为 相平衡方程为 x=两操作线交点的横坐标为步骤五：求理论塔板数：交替使用相平衡方程与操作线方程 ↙ ↙ ↙ ↙ ↙ 可判断第六块为加料粄 ↙ ↙ ↙ 综上可知理论板数为9，精馏段板数为5，第六块为加料板，提馏段板数为3 实际板层数的求取步骤一： 利用表1中数据由插值法可求得, ,。

： ℃： =℃： =℃ 故 塔顶与塔底平均温度T=℃步骤二：由内插关系式求粘度： 表2 各组分的粘度与温度的关系温度T℃μ正戊烷〔mPa·s〕μ正己烷〔mPa·s〕6040查表2并根据内插关系计算塔顶与塔底平均温度下的液相黏度μL故 =得 μL mPa·s表3 各组分的相对挥发度与温度的关系温度T℃相对挥发度平均挥发度所以 塔效率ET=0.49(αμL) = 0950.56665) 35精馏段实际板层数 NP〔精〕=535≈12提留段实际板层数 NP〔提〕=335≈7总实际板层数 NP= NP〔精〕+ NP〔提〕=12+7=19操作压力的计算 塔顶操作压力 每层塔板压降 进料板压降 塔底压降 精馏段平均压降 =(105.33+113.73)2=109.53 kPa提馏段平均压降 操作温度的计算1℃ 计算如下：根据表1各组分的饱和蒸汽压与温度的关系数据T=℃2 塔釜温度：同上用内插法可求得：℃℃ 计算如下：根据加料板， ℃时 X=0.97 ， ℃时 X=0.03的数据由内插法可以得： →℃4精馏段温度：℃ 计算如下： T=〔36.63+62.52〕2 =℃℃〔同4的求法〕℃ 计算如下：T=(50.15+62.52)2 = ℃平均摩尔质量计算1.塔顶气、液混合物平均摩尔质量：由xD=y1=0.97和相平衡方程，得x1MVDm××86= kgkmolMLDm16×84×kgkmol进料板气、液混合物平衡摩尔质量:由图解理论板〔见图1〕，得xF，根据相平衡方程，得yFMVFm=0.731×72+0.269×86= kgkmolMLFm=0.479×72+0.521×86= kgkmola.精馏段气、液混合物平均摩尔质量：MVm=()2= kgkmolMLm=(+)2 kgkmol 塔釜气、液混合物平均摩尔质量：由x=0.03和相平衡方程，得MVDm=0.084×72+0.916×86= kgkmolMLDm=0.03××b.提馏段气、液混合物平均摩尔质量：MVm=(+7)2= kgkmolMLm=(+)2= kgkmol平均密度计算气相平均密度 由理想气体状态方程计算，即精馏段的气相平均密度：ρVm=kgm3 提馏段的气相平均密度： ρVm=kgm3液相平均密度 液相平均密度计算公式：表4 各组分的液相密度与温度的关系温度〔℃〕正戊烷〔kgm3〕正己烷〔kgm3〕0102030616405060620708090100535①塔顶液相平均密度塔顶温度：℃由表4数据，根据内插法可得： 塔顶液相的质量分数为②进料板液相平均密度进料板温度：tF=℃由表4数据，根据内插法可得： 进料板液相的质量分数为 a.精馏段液相平均浓度为ρLm=〔6+6〕2= kgm3同理可得：①釜液温度：℃由表4数据，根据内插法可得： 塔釜液相的质量分数为b.提馏段液相平均浓度为ρLm=〔61+614.73〕2= kgm3精馏段、提馏段的液体平均外表张力计算液相平均外表张力计算公式： σLm=表5 各组分的外表张力与温度的关系温度〔℃〕正戊烷〔10-3〕正己烷〔10-3〕010201630174050601470801290100①塔顶液相平均外表张力：塔顶温度：℃由表5中各组分的外表张力与温度的关系，由内插法计算得：= 14.21〔〕 =16.33〔〕×14.21×16.33=14.27〔〕②进料板液相平均外表张力：进料板温度：℃=12.89〔〕 =〔〕=0.479×12.89+0.521×=〔〕a.精馏段液相平均外表张力为=〔14.27+1〕2=14.13〔〕同理可得：①塔釜液相平均外表张力：塔釜温度：℃由表5中各组分的外表张力与温度的关系，由内插法计算得：〔〕 =1〔〕=0.03×1+0.97×=〔〕②进料板液相平均外表张力：进料板温度：℃=12.89〔〕 =14.98〔〕××14.98=13.98〔〕b.提馏段液相平均外表张力为=〔1+13.98〕2=1〔〕精馏段、提馏段的液体平均粘度计算 液相平均黏度计算公式： 表6 各组分的粘度与温度的关系温度〔℃〕正戊烷μmPa·s正己烷μ mPa·s20405060708090100①塔顶液相平均黏度：塔顶温度：℃根据表6 各组分的粘度与温度的关系数据，由内插法求： 得 得②进料板液相平衡黏度：进料板温度：℃根据表6 各组分的粘度与温度的关系数据，由内插法求： 得a.精馏段液相平均黏度为 同理可得： ①塔釜液相平均黏度：塔釜温度：℃根据表6 各组分的粘度与温度的关系数据，由内插法求： 得 得b.提馏段液相平均黏度为：物性数据汇总T〔℃〕ρL〔kgm3〕ρV(kgm3)μ(mPa•s)σ(×10^-3Nm)M(kgkmol)塔顶3加料板5塔釜6精馏段4914.13MVm=74.10MLm提馏段5615,650513.83MVm= MLm=第四章．板式塔结构设计板径的计算最大空塔气速和空塔气速 最大空塔气速空塔气速 步骤一：精馏段的气、液相体积流率为:其中V’= kmol11m2.4筛孔计算及其排列 因为所处理的物系无腐蚀性,可选用=3mm的碳钢板,取筛孔直径d0=5mm,筛孔按正三角形排列,取孔中心距 。