化工原理课程设计 - 精馏塔（丙酮-水）

化工原理课程设计

八、精馏塔的主要附属设备 1.塔顶全凝器设计计算

（1）冷凝器的选择：强制循环式冷凝器

冷凝器置于塔下部适当位置，用泵向塔顶送回流冷凝水，在冷凝器和泵之间需设回流罐，这样可以减少台架，且便于维修、安装，造价不高。 （2）冷凝器的传热面积和冷却水的消耗量 塔顶全凝器的热负荷：

塔顶温度：tD=56.5O C 进料板温度：tF=67.2O C 塔釜温度 ：tW=100O C 塔顶：用内插法求温度

tLD=56.757O C tVD=56.837O C 冷凝器的热负荷：QC?(R?1)D(IVD?ILD) IVD—塔顶上升气体的焓 ILD—塔顶镏出液的焓

IVD?ILD?xD?HV丙?（1?xD?HV水）HV丙—丙酮的蒸发潜热 ?HV水—水的蒸发潜热

蒸发潜热与温度的关系：

1?Tr,10.38?HV2??HV1()

1?Tr,2Tr—对比温度 沸点/O C 蒸发潜热 KJ/Kg 丙酮 56.5 523 水 100 2257 在 tVD=56.837O C

丙酮：Tr,1=0.65 Tr,2=0.649

?HV丙=522.4KJ/Kg

Tc/K 508.1 648.15 同理可得：

在tLD=56.757O C

水：Tr,1=0.51 Tr，2=0.576

?HV水=2384.6KJ/Kg

因为 R=1.3032 D=52.18Koml/h MD=56.798Kg/Koml

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D1= D *MD =2963.72Kg/h QC=3.97?106KJ/h

因为山东地区夏季平均温度为35O C，所以选用35O C的冷却水，升温10O C. 在于是冷凝水用量： qm2 ?Q

cpc(t2?t1)CPC在温度为平均温度40O C下查取为4.174KJ/（Kg*O C) WC=4.76?104Kg/h

取冷凝器传热系数：K=2302KJ/(m2?h?oC) A=

Q

K??tm ?tm=

?T?t1???T?t2??T?t1?ln??T?t2??=16.29O C

因为QC=3.97?106KJ/h

A?105.87m2

公称直径/mm 600 管程数 管数 1 430 管长/mm 4500 换热面积公称压力/m2 /KPa 112.9 2.5 2.料液泵设计计算

由于是泵加料，取WF=2m/s ，F’=12500kg/h 进料管管径

dF?4F'?0.048m

3600*3.14*2*942.0980

设料液至加料孔的高度 z=4.78 ， ??0.6 取90 C弯头

le/dF?35 le=35*0.048=1.68

料液 ?F

?942.098kg/m3 ， ?F=0.431?10-3Pa.s

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Re=

0.048*2*942.098?209840.85?10000涡流

0.431*10^?3??0.316Re-0.25?0.0148 ?P=111.825-101.325=10.5kPa

在料液面与进料孔面之间列伯努利方程

l?leWf26.78?6.1822Hf?(???)?(0.0148*?0.6)?0.65m

df2g0.0482*9.81?WfHe??z?2g22210.5*103?Hf?4.78???0.65?6.7699m

2*9.81942.098?9.81则流量为11.3M3/h、He=6.39m，查泵性能图，可得选型如下：

泵规格 流量 扬程 转速 汽蚀余量 效率 轴功率 配带功率 IS65-50-160 12.5M3/h 8m 1450r/min 2m 60% 0.45kW 0.75kW 3.管径的计算

3.1.1加料管径

管路的流量：F=90000kg/h

在进口温度与出口温度范围内，料液的密度变化不大，在67.2℃时 ，进料密度为：

Ρf =951.37kg/m3 取管流速u=2m/s

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df??4F 3600?u?f4*12500?0.048

3600*3.14*2*942.098圆整后，外径df?55mm, ??3.5mm

3.1.2、塔顶蒸汽管的管径

蒸汽用量：Vs=0.87m3/s 取气速u=20m/s，

D?4D??u4*0.87?0.2354

3.14*20圆整后，外径D=260mm δ=9mm

3.1.3料液排出管径

排液量 W=521.9kmol/h*20.77kg/kmol=10839.863kg/h 取uw=0.4 m/s

液相密度?w?951.37Kg/m3

Dw?4*w4*10839.863??0.1

3600*?*u?w3600*3.14*0.4*951.37圆整后，外径dw?107mm，??3.5mm

3.1.4回流管管径

回流管的摩尔流量为：

L?RD?1.3032*52.18?68Kmol/h

Ln?Lm/?lm?68*39.29/852.35?3.13m3/h 取流速u?0.4m/s

D?4Ln?3600*?*u4*3.13?0.0526m

3600*3.14*0.4圆整后，外径D=60mm

?=3mm

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