引 言

丙酮是一种被广泛应用在化工、医药、皮革、纤维以及醋酸纤维丝束生产的有机溶剂，在生产过程结束后，丙酮一般会和空气混合在一起排出，形成丙酮空气的混合气[1]。混合气体的处理方法包括吸附、吸收、渗透汽化等。对生产过程中使用过的丙酮，需回收精制，循环使用，一方面可以减少对环境的污染；另一方面也可以降低生产过程中的原料消耗，降低生产成本。丙酮的回收精制以往用传统的板式精馏塔较多，精馏塔效率较低。因此，开发新型丙酮-水系统精馏塔迫在眉睫。论文网

塔设备是化工、石油化工和炼油生产中最重要的设备之一，可使汽液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的[2]，是实现精馏、吸收、解吸、汽提、萃取等化工单元操作的传质设备[3]。塔设备一般按照其内件结构分为板式塔和填料塔两类。由于板式塔具有结构较为简单、易于放大、造价较低等优点[4]，因此常用于常压或加压物系，特别是大塔径、多侧线的汽液传质设备。另外由于在中高压的操作条件下塔的传质性能较差，而且在有结焦、结垢、腐蚀等环境下，其应用也要受到一定的限制[3]。精馏塔的设计是非常复杂的工作，一般属于专家领域内的一项非规范化活动[5]，目前仍以板式浮阀塔为主，本设计是针对于汽液共存状态下丙酮-水二元体系的分离过程设计浮阀精馏塔。

1。设计任务

设计设备为浮阀塔，原料为丙酮-水二元混合物系，原料中丙酮的质量分数为35 %，产品要求为经塔分离后，塔釜中丙酮含量小于3 %，塔顶中丙酮含量不低于97 %。精馏塔运行时间为24小时/天，320天/年，进料状况为采用泡点进料，操作压力为常压，生产能力为年产量3万吨。

2。设计内容

包括设计方案及流程，精馏塔工作过程中的物料衡算，工艺条件等的计算，具体工艺尺寸计算，例如塔径、塔高、塔板数等的计算，以及相关的流体力学计算。

3。相关工艺流程设计

3。1 塔板选择

常见的精馏塔塔板类型主要有泡罩塔板、筛孔塔板、浮阀塔板、喷射型塔以及其他特殊类型的塔板[2]。浮阀塔板因其具有优异的综合性能（生产能力大、操作弹性大、塔板效率高、传质效果好等）已成为目前应用最广泛的一种塔板。

本设计中采取浮阀塔板。

3。2加料方式

精馏塔中加料选择泵直接连续加料，安装方便且结构简单。

3。3进料状况

选择在泡点温度时进料。

3。4塔顶冷凝方式

丙酮与水不易发生反应，且易于冷凝，所以精馏塔的塔顶用全凝器采用水冷凝。

3。5回流方式文献综述

设计中处理量大，塔板数多且塔较高，所以回流冷凝器不宜塔顶安装，故可采用强制回流。

3。6操作压力

塔顶操作压力为101。325 Kpa。

4。精馏过程基本数据处理

4。1精馏塔全塔整体物料衡算

4。1。1摩尔分率计算

摩尔质量

丙酮： MA=58。08 Kmol/h，水: MB=18。02 Kmol/h     

原料加料量：F=30000 t/a 也即F,=3906。25 Kg/h

设进料液、馏出液、釜残液的摩尔分数分别为XF[6]、XD、Xw，可求得：

进料液： 

塔顶馏出液： 

釜残液： 

4。1。2各产品平均摩尔质量的计算

     进料：

     塔顶产品：

     塔釜产品：

4。1。3物料衡算

每年工作320天，每天塔设备24小时运行，可以计算出原料液的摩尔流量为：