1、3 丙酮精馏塔精馏丙酮3.1 物性参数丙酮 CP=1.28kJ/(kg) (25)丙酮 r=29.11kJ/mol=501.9 kJ/kg(56.1)水的比热容:C P=4.2kJ/(kg)水的蒸发热:r=40.8kJ/mol=2267 kJ/kg用丁酸参数代替丁酮醇的参数,则丁酮醇比热:1.9KJ/(kg)丁酮醇蒸发热:r=42.03kJ/mol=477.6 kJ/kg冷冻盐水比热容:Cp=0.67 Kcal/(kgK)= 2.8KJ/(kgK)3.2 操作过程:该精馏操作为常压精馏,这里浓缩物的进料量即为薄膜蒸发器的浓缩物出料量,1865.3kg/h。进料温度为 56 ,其组成:(高沸物按
2、丁酮醇量的 6%计)丙酮 57.9%水 23.2%双丙酮醇 2.7%丁酮醇 15.3%共沸聚合物 0.9%小试结果:该物料进入丙酮精馏塔,丙酮全部被分离由塔顶采出,回流取 1。精馏塔的计算由 ASPEN 模拟和小试验证得到。下面只就加热和冷凝设备做计算。3.3 传热设备3.3.1 塔顶一级冷凝器1.热负载根据物料衡算结果,塔顶采出 1125kg/h,回流比 1。则上汽量为 2250kg/h。气温为56,冷却到 45。则冷凝器的冷负载为: hKJtCpr/8.132704456)2.%4250965( )26709(mQ )(2.循环水用量在冷凝器中,用 33循环水进水做冷凝,循环水出水 38。
3、因此所需循环水量为:h/kg6298)3(2.4.170tCpQW蒸 汽循环水循环流速按 2m/s,循环水管径: muV106.601.1.3D3.传热面积该换热器为管壳式换热器,循环水与被冷却原料做逆向流动,查得换热器 K 值为:塔顶一级冷凝器:冷凝段 K=500Kcal/(m2hK)=2100 KJ/(m2hK)冷却段 K=250Kcal/(m2hK)=1050 KJ/(m2hK)设在冷却过程中,原料由气态液化后再降温。因此换热面积按冷凝段和冷却段计算方法计算:冷 凝 段冷 却 段 FA.冷凝段面积 mKQt冷 凝 段冷凝段和冷却段的交界循环水温度为:2.3)8(.1327048mtt m
4、 由下式计算:K3.203856.ln-ln)()(1m21 )()( tT塔顶一级冷凝器冷凝段传热面积:m2.30.2184FB.冷却段面积 mKQt冷 却 段冷凝段和冷却段的交界循环水温度为:2.3)8(.1327048mtt m 由下式计算:K8.16345.6ln-ln)()(1m21 )()( tT塔顶一级冷凝器冷却段传热面积:m28.6053437F塔顶一级冷凝器总传热面积为 2+30.2=32.2 m2考虑传热余量,换热面积取 1.5 倍,即一级冷凝器总换热面积为 32.21.5=48.3 m2。上气管管径:上汽量为 2250kg/h,即 hol/1.38795102n上汽体积为
5、: hmTPV /1.0475.23910433标 况标 矿标 矿常压下操作,上汽速度取 20m/s,则上气管直径:muV136.0214.3.714.32D3.3.2 塔顶二级冷凝器1.热负载按塔顶一级冷凝器 20%的热负载计,则热负载: hKJ/264518.1370Q2.在冷凝器中,用-10冷冻盐水做冷却,温度上升到 -7 ,因此所需循环水量为:冷冻盐水比热容:Cp=0.67 Kcal/(kgK)= 2.8KJ/(kgK)htW/kg3149)07(8.2Cp冷 冻 盐 水冷冻盐水循环流速按 1.5m/s,冷冻盐水管径: muV079.123605.1414.3D3.传热面积该换热器为管
6、壳式换热器,循环水与被冷却原料做逆向流动,查得换热器 K 值为:塔顶二级冷凝器:冷凝段 K=500Kcal/(m2hK)=2100 KJ/(m2hK)冷却段 K=250Kcal/(m2hK)=1050 KJ/(m2hK)设在加热过程中,原料由气态液化后再降温。因此换热面积按冷凝段和冷却段计算方法计算: 冷 凝 段冷 却 段 FA.冷凝段面积 mKQt冷 凝 段冷凝段和冷却段的交界冷冻盐水温度为:9.-3264518.7mtt m 由下式计算:K3.64759.6ln-ln)()(1m21 )()( tT塔顶二级冷凝器冷凝段传热面积:m23.64210857FB.冷却段面积 mKQt冷 却 段冷
7、凝段和冷却段的交界冷冻盐水温度为:9.-mtt m 由下式计算:K1.601459.6ln-ln)()(1m21 )()( tT塔顶二级冷凝器冷却段传热面积:m2.0.605874F塔顶二级冷凝器总传热面积为 0.2+2=2.2 m2考虑传热余量,换热面积取 1.5 倍,即二级冷凝器总换热面积为 2.21.5=3.3 m2。选用 5 m2 冷凝器。上气管管径:上汽量为 225kg/h,即 hol/3.8795102n上汽体积为: hm/.4V3常压下操作,上汽速度取 20m/s,则上气管直径: mu043.6214.37.01.32D3.3.3 塔釜再沸器1.热负载根据物料衡算结果,塔顶采出
8、1125kg/h,回流比 1。则上汽量为 2250kg/h,气温为56,冷却到 45。进料量为 1865.3kg/h,温度 45。出料量为 740.3kg/h,温度 100。设精馏塔的热量损失为 20%。则再沸器的热负载为:8.0QFRWVQ再 沸 器 hKJmCptr/8.1463056)2.4%25925()79.01(JptQF/79)98.1.3167 2.4.39.( QFQVQRQW Q 再沸器hKJmCptQR/7013 45)2.%71528.965( tW/.246 10)98.%.0378.19.63400( 所以再沸器热负载为: hKJ/5.48.071236.1Q再 沸
9、 器2.蒸汽用量在再沸器中,用 110蒸汽加热。因此所需蒸汽用量为: h/kg5.63927.14rW蒸 汽低压蒸汽流速按 15m/s,蒸汽管径:m/8.54.0639V3 mu135.06154721.D3.传热面积该再沸器选用立式热虹吸式再沸器,用 110蒸汽加热,查得个物理参数值为:水的沸点为 100因此再沸器的传热平均温度为:10-T查手册得再沸器的单位面积设计热负荷=13000 kcal/(m 2h)所以再沸器的传热面积为:m26435982QF考虑传热余量,换热面积取 1.5 倍,即再沸器换热面积 m29.312加热管采用 322.5,长度 3m。可以计算的所需的管子数为:根5730.9t N出气口直径为: m34.02.1)(D