化工原理课程设计
摘 要
在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精馏、萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。塔设备就是使气液成两相通过精密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。
利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断分离，称该过程为精馏。该过程中，传热、传质过程同时进行，属传质过程控制 原料从塔中部适当位置进塔，将塔分为两段，上段为精馏段，不含进料，下段含进料板为提馏段，冷凝器从塔顶提供液相回流，再沸器从塔底提供气相回流。气、液相回流是精馏重要特点。
在精馏段,气相在上升的过程中，气相轻组分不断得到精制，在气相中不断地增浓，在塔顶获轻组分产品。
在提馏段，其液相在下降的过程中，其轻组分不断地提馏出来，使重组分在液相中不断地被浓缩，在塔底获得重组分的产品，
精馏过程与其他蒸馏过程最大的区别，是在塔两端同时提供纯度较高的液相和气相回流，为精馏过程提供了传质的必要条件。提供高纯度的回流，使在相同理论板的条件下，为精馏实现高纯度的分离时，始终能保证一定的传质推动力。所以，只要理论板足够多，回流足够大时，在塔顶可能得到高纯度的轻组分产品，而在塔底获得高纯度的重组分产品。
通过对精馏塔的运算，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数是合理的，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。
本设计是以丙酮――水物系为设计物系，以筛板塔为精馏设备分离丙酮和水。筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备，此设计针对二元物系丙酮－－水的精馏问题进行分析，选取，计算，核算，绘图等，是较完整的精馏设计过程。 通过逐板计算得出理论板数10块，回流比为0.76,算出塔效率为0.333，实际板数为27块，进料位置为第21块，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1.4
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米，有效塔高9.1米。通过浮阀塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。在此次设计中，对塔进行了物料衡算，本次设计过程正常，操作合适。
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目录
第一部分 设计概述……………………………………………………- 1 -
一、工艺条件…………………………………………………………- 1 -
二、设计内容…………………………………………………………- 1 -
三、工艺流程图………………………………………………………2 第二部分 塔的工艺计算………………………………………………- 3 -
一、查阅文献，整理有关物性数据…………………………………- 3 -
二、全塔物料衡算、热量衡算与操作方程…………………………5 三、全塔效率的估算…………………………………………………9 四、实际塔板数………………………………………………………10 五、精馏塔主要尺寸的计算…………………………………………11 1.塔和塔板设计的主要依据和条件…………………………………11 1.1 精馏段与提馏段的汽液体积流量……………………………11 1.2 精馏段与提馏段的物性参数…………………………………13 2.塔径和塔板间距的计算……………………………………………14
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3.溢流装置的计算……………………………………………………错误！未定义书签。
4.塔板布置……………………………………………………………17 5.精馏塔主要尺寸……………………………………………………17 5.1 塔板结构尺寸…………………………………………………17 5.2 弓形降液管……………………………………………………18 5.3开孔区面积……………………………………………………19 5.4筛板的筛孔和开孔率…………………………………………20 六、筛板的流体力学验算…………………………………………21 1.塔板压降…………………………………………………………21 2.液面落差…………………………………………………………21 七、塔板负荷性能图………………………………………………23 1.精馏段塔板负荷性能图…………………………………………23 2.提馏段塔板负荷性能图…………………………………………25 八、精馏塔的主要附属设备………………………………………29 1.塔顶冷凝器设计计算……………………………………………29 2.再沸器设计计算…………………………………………………29 3.接管计算…………………………………………………………30 4.除沫器……………………………………………………………31 5.裙座………………………………………………………………32 6.人孔………………………………………………………………32 7.塔高………………………………………………………………32
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九、设计结果一览表………………………………………………33 十、符号说明………………………………………………………35 十一、附图…………………………………………………………37 十二、参考文献……………………………………………………39 十三. 设计小结……………………………………………………40
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