优秀毕设常压二元精馏筛板塔设计文档格式.docx
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生产能力大于10.5%,板效率提高产量15%左右;
而压降可降低30%左右;
另外筛板塔结构简单,消耗金属少,塔板的造价可减少40%左右;
安装容易,也便于清理检修。
本次设计就是针对水乙醇体系,而进行的常压二元筛板精馏塔的设计及其辅助设备的选型。
由于此次设计时间紧张,本人水平有限,难免有遗漏谬误之处,恳切希望各位老师指出,以便订正。
目录
一、总体设计计算------------------------------------------
1.1气液平衡数据----------------------------------------
1.2物料衡算--------------------------------------------
1.3操作线及塔板计算-----------------------------------
1.4全塔Et%和Np的计算-------------------------------
二、混合参数计算------------------------------------------
2.1混合参数计算----------------------------------------
2.2塔径计算--------------------------------------------
2.3塔板详细计算----------------------------------------
2.4校核-------------------------------------------------
2.5负荷性能图------------------------------------------
三、筛板塔数据汇总----------------------------------------
3.1全塔数据--------------------------------------------
3.2精馏段和提馏段的数据-------------------------------
四、讨论与优化--------------------------------------------
4.1讨论-------------------------------------------------
4.2优化-------------------------------------------------
五、辅助设备选型------------------------------------------
5.1全凝器----------------------------------------------
5.2泵---------------------------------------------------
一、总体设计计算
1.1汽液平衡数据(760mmHg)
乙醇%(mol)温度
液相X气相Y℃
0.000.00100
1.9017.0095.5
7.2138.9189.0
9.6643.7586.7
12.3847.0485.3
16.6150.8984.1
23.3754.4582.7
26.0855.8082.3
32.7358.2681.5
39.6561.2280.7
50.7965.6479.8
51.9865.9979.7
57.3268.4179.3
67.6373.8578.74
74.7278.1578.41
89.4389.4378.15
1.2物料衡算
1.1-1已知:
1.进料:
F=6kmol/hq=0Xf=0.45
p顶=4KPa单板压降≤0.7KPa
5.选定:
R/Rmin=1.6
D=(Xf-Xw)/(Xd-Xw)×
F
=(0.45-0.01)/(0.88-0.01)×
6=3.03kmol/h
W=F-D=6-3.03=2.97kmol/h
查y-x图得Xd/(Rmin+1)=0.218
∴Rmin=3.037∴R=1.6Rmin=4.859
∵饱和蒸汽进料∴q=0
L=RD=4.859×
3.03=14.723kmol/h
V=(R+1)D=(4.859+1)×
3.03=17.753kmol/h
L'
=L+qF=14.723+0×
6=14.723kmol/h
V'
=V-(1-q)F=17.753-(1-0)×
6=11.753kmol/h
1.3操作线及塔板计算
1.精馏段操作线:
Y=R×
X/(R+1)+Xd/(R+1)
∴Y=0.829X+0.150
2.提馏段操作线:
Y=(L'
/V'
)×
X-(W/V'
Xw
∴Y=1.253X-0.00025
3.理论塔板的计算
利用计算机制图取得理论板数
Nt=29.33块,其中精馏段塔板Nt1=26.85块,第27块为加料板,提馏段Nt2=2.48块。
1.4全塔Et%和Np的计算
1.精馏段:
t=(t顶+t进)=(79.25+87.32)/2=83.285℃
Xa=0.34Xb=1-Xa=0.66
Ya=0.59Yb=1-Ya=0.41
查得液体粘度共线图μa=0.382cp,μb=0.592cp
αμL=YaXbμL/XaYb=1.454
查得:
Et1%=0.49(αμL)-0.245=0.5471
Np1=Nt1/Et1=49.08
2.提馏段:
t=(t底+t进)/2=(99.9+87.32)/2=93.61
Xa=0.045Xb=1-Xa=0.955
Ya=0.27Yb=1-Ya=0.730
查得液体粘度共线图μa=0.468cp,μb=0.532cp
μL=ΣXiμi=0.045×
0.468+0.955×
0.532=0.5291
αμL=YaXbμL/XaYb=4.15
Et2%=0.49(αμL)-0.245=0.346
Np2=Nt2/Et2=7.17
∴Np=Np1+Np2=49.08+7.17=56.25
圆整为57块
其中精馏段49块,提馏段8块。
二混合参数计算
2.1混合参数计算
溶质C2H5OH分子量:
Ma=46.07kg/kmol
溶剂H2O分子量:
Mb=18.016kg/kmol
ρa=0.789g/mlρb=1.000g/ml
(1)精馏段:
进料板液体温度:
t进=87.32℃
塔顶温度:
t顶=79.25℃
tm=(87.32+79.25)/2=83.285℃
Xm=0.34Ym=0.59
μa=0.382cpμb=0.592cp
Ml=Xm×
Ma+(1-Xm)Mb=0.34×
46.07+(1-0.34)×
18.016
=27.55kg/kmol
Mg=Ym×
Ma+(1-Ym)Mb=0.59×
46.07+(1-0.59)×
=34.56kg/kmol
质量分率:
Wa=XmMa/Ml=0.34×
46.07/27.55=0.6855
Wb=1-Wa=1-0.6855=0.3145
1/ρl=Wa/ρa+Wb/ρb=0.6855/0.789+0.3145/1.00
ρl=845.1kg/m3
P=105325Pa
ρv=PMg/RT=105325×
34.56/(8314×
(273.15+79.25))
∴ρv=1.2424kg/m3
(2)提馏段:
t进=87.32℃t底=99.9℃tm=93.61℃
Xm=0.045Ym=0.27
Ma+(1-Xm)Mb=0.045×
46.07+(1-0.045)×
=19.278kg/kmol
Ma+(1-Ym)Mb=0.27×
46.07+(1-0.27)×
=25.59kg/kmol
Wa=XmMa/Ml=0.045×
46.07/19.278=0.1275
Wb=1-Wa=1-0.1275=0.8725
1/ρl=Wa/ρa+Wb/ρb=0.1275/0.789+0.8725/1
ρl=1.0341kg/m3
25.59/(8314×
(273.15+93.16))
∴ρv=0.8839kg/m3
σa=58.46dyn/cm,σb=18.4dyn/cm
σ=ΣXσ=0.688×
58.46+(1-0.688)×
18.4=45.96dyn/cm
2.2塔径计算
Ls=L×
Ml/(3600ρl)=442.03×
27.55/(3600×
845.1)
=0.004m/s
Vs=V×
Mv(3600ρv)=543.39×
34.56/(3600×
1.1952)
=4.365m/s
tm=83.285℃
此温度下液体的表面张力
σa=18.2dyn/cmσb=67.3dyn/cm
σ=Xmσa+(1-Xm)σb=0.34×
18.2+0.66×
67.3=50.606
两相流动参数:
Flv=Ls/Vs×
(ρl/ρv)0.5
=0.00013/0.137×
(845.1/1.2424)0.5=0.0247
初设板间距HT=0.5m清液层高度HL=0.06m
∴HT-HL=0.44m
Cf,20=0.093
液气气相负荷因子:
Cf=[(σ/20)0.20]×
Cf,20=0.112
气体气速:
un,f=Cf[(ρl-ρv)/ρv]0.5
=0.112×
[(845.1-1.2424)/1.2424]0.5=2.919m/s
空速:
un=0.7un,f=0.7×
2.919=2.0433m/s
初估塔径:
D=(Vs/(0.785un))0.5
=(0.137/(0.785×
2.0433))0.5=0.292m
圆整为D=0.3m
uf=vs/(0.785×
D2)=0.137/(0.785×
0.32)=1.939m/s
实际泛点百分率:
uf/un,f=1.939/2.919=0.6643
Ls=L
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- 优秀 常压 二元 精馏 筛板 设计