化工原理課程設(shè)計(jì)丙烯丙烷篩板精餾塔

1、化工原理課程設(shè)計(jì)丙烯-丙烷精餾裝置設(shè)計(jì)處理量：60kmol/h產(chǎn)品質(zhì)量：（以丙稀摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)） 進(jìn) 料：Xf = 65%塔頂產(chǎn)品：Xd= 98% 塔底產(chǎn)品：x w<2% 安裝地點(diǎn)：總板效率：0.6塔板位置：塔底 塔板形式：篩板回流比：1.2班 級(jí)：姓 名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)老師：設(shè)計(jì)日期：成 績(jī)：本設(shè)計(jì)說明書包括概述、流程簡(jiǎn)介、精餾塔、再沸器、輔助設(shè)備、管路設(shè) 計(jì)和控制方案共七章。說明中對(duì)精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算做了詳細(xì)的闡述， 對(duì)于再沸器、 輔助設(shè)備和管路 的設(shè)計(jì)也做了正確的說明。鑒于本人經(jīng)驗(yàn)有限，本設(shè)計(jì)中還存在許多錯(cuò)誤，希望各位老師給予指正感謝老師的指導(dǎo)和參閱！目錄第一章 精餾過程工藝設(shè)計(jì)概述 -

2、 1 -一、概述 -.1. -二、工藝設(shè)計(jì)基本內(nèi)容 -.1. -1、塔型選擇 - 1 -2、板型選擇 - 1 -3、進(jìn)料狀態(tài) - 2 -4、回流比 - 2 -5、加熱劑和再沸器的選擇 - 2 -6、冷凝器和冷卻劑選擇 - 3 -三、工藝流程（見丙烯丙烷工藝流程圖） -.3 -第二章 篩板塔的工藝設(shè)計(jì) - 4 -一、物性數(shù)據(jù)的確定 -.4. -1、塔頂、塔底溫度確定 - 4 -2、回流比計(jì)算 - 5 -3、全塔物料衡算 - 5 -4、逐板計(jì)算塔板數(shù) - 6 -5、確定實(shí)際塔底壓力、板數(shù)： - 6 -二、塔板設(shè)計(jì) -.7. -1、塔高計(jì)算 - 7 -2、塔徑計(jì)算 - 7 -3、塔板布置和其余結(jié)構(gòu)尺

3、寸的選取 - 8 -4、塔板校核 - 9 -5、負(fù)荷性能圖 - 11 -第三章 立式熱虹吸再沸器的工藝設(shè)計(jì) - 14 -一、設(shè)計(jì)條件及物性參數(shù) -.14 -二、工藝設(shè)計(jì) -.1. 4-1、估算再沸器面積 - 14 -2、傳熱系數(shù)校核 - 15 -3、循環(huán)流量校核 - 18 -第四章 管路設(shè)計(jì) - 22 -一、物料參數(shù) -.2. 2-二、設(shè)計(jì) -.2.2 -第五章 輔助設(shè)備的設(shè)計(jì) - 24 -一、儲(chǔ)罐設(shè)計(jì) -.2. 4-二、傳熱設(shè)備 -.2. 5-三、泵的設(shè)計(jì) -.2. 6-第六章 控 制 方 案 - 30 -附錄 1.理論塔板數(shù)計(jì)算 - 31 -附錄 2.過程工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 - 33

4、 -附錄 3.主要說明符號(hào) - 37 -參考資料： - 38 -第一章 精餾過程工藝設(shè)計(jì)概述一、概述化學(xué)工程項(xiàng)目的建設(shè)過程就是將化學(xué)工業(yè)范疇的某些設(shè)想， 實(shí)現(xiàn)為一個(gè)序列 化的、能夠達(dá)到預(yù)期目的的可安全穩(wěn)定生產(chǎn)的工業(yè)生產(chǎn)裝置。 化學(xué)工程項(xiàng)目建設(shè) 過程大致可以分為四個(gè)階段： 1）項(xiàng)目可行性研究階段 2）工程設(shè)計(jì)階段 3）項(xiàng)目 的施工階段 4）項(xiàng)目的開車、考核及驗(yàn)收單元設(shè)備及單元過程設(shè)計(jì)原則： 1）技術(shù)的先進(jìn)性和可靠性 2）過程的經(jīng)濟(jì) 性 3 ）過程的安全性 4 ）清潔生產(chǎn) 5）過程的可操作性和可控制性蒸餾是分離液體混合物 （含可液化的氣體混合物） 常用的一種單元操作， 在 化工、煉油、石油化工等工

5、業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。其中，簡(jiǎn)單蒸餾與平衡蒸餾只 能將混合物進(jìn)行初步的分離。 為了獲得較高純度的產(chǎn)品， 應(yīng)使得混合物的氣、 液 兩相經(jīng)過多次混合接觸和分離， 使之得到更高程度的分離， 這一目標(biāo)可采用精餾 的方法予以實(shí)現(xiàn)。精餾過程在能量劑驅(qū)動(dòng)下， 使氣、 液兩相多次直接接觸和分離， 利用液相混 合物中各組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由 ' 氣相向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)原料中 各組分的分離。該過程是同時(shí)進(jìn)行的傳質(zhì)、傳熱的過程。為實(shí)現(xiàn)精餾過程，必須 為該過程提供物流的存儲(chǔ)、輸送、傳熱、分離、控制等的設(shè)備、儀表。由這些設(shè) 備、儀表等構(gòu)成精餾過程的生產(chǎn)系統(tǒng)，即所要設(shè)計(jì)的精餾裝置。二、工藝設(shè)計(jì)基本內(nèi)容1、

6、塔型選擇一個(gè)精餾塔的分離能力或分離出的產(chǎn)品純度如何， 與原料體系的性質(zhì)、 操作 條件以及塔的性能有關(guān)。實(shí)現(xiàn)精餾過程的氣、液傳質(zhì)設(shè)備，主要有兩大類，板式 塔和填料塔。本設(shè)計(jì)選取的是板式塔，相比較而言，在塔效率上，板式塔效率穩(wěn)定；在液 氣比方面， 板式塔適應(yīng)范圍較達(dá)， 而填料塔則對(duì)液體噴淋量有一定要求； 在安裝 維修方面，板式塔相對(duì)比較容易進(jìn)行；由于所設(shè)計(jì)的塔徑較大，所以在造價(jià)上， 板式塔比填料塔更經(jīng)濟(jì)一些；而且，板式塔的重量較輕，所以，在本次設(shè)計(jì)中， 設(shè)計(jì)者選擇了板式塔。在眾多類型的板式塔中， 設(shè)計(jì)者選擇了溢流型篩板塔， 相比較其它類型的板 式塔，溢流型篩板塔價(jià)格低廉，裝卸方便，而且金屬消耗量少

7、，非常適合板間距 小、效率較高而且塔單位體積生產(chǎn)能力大的分離要求， 同時(shí)其操作彈性大、 阻力 降小、液沫夾帶量少以及板上滯液量少的優(yōu)點(diǎn)也為之提供了廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)， 這 些都是設(shè)計(jì)者選擇其作為分離設(shè)備的原因。2、板型選擇 板式塔大致分為兩類：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮閥、篩板、導(dǎo)向篩 板等；（ 2）無(wú)降液管的塔板，如穿流式篩板、穿流式波紋板等。工業(yè)應(yīng)用較多的 是有降液管的塔板，如浮閥、篩板、泡罩塔板等。本設(shè)計(jì)為篩板塔， 其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 制造維修方便， 造價(jià)低，氣體壓降小， 板上液面落差小， 相同條件下生產(chǎn)能力高于浮閥塔， 塔板效率接近浮閥塔。 其缺 點(diǎn)是穩(wěn)定操作范圍窄， 小孔徑篩板易堵

8、塞， 不適宜處理粘度性大的、 臟的和帶固 體粒子的料液。操作壓力精餾操作可以在常壓、 加壓或減壓下進(jìn)行， 操作壓力的大小應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)上的 合理性和物料的性質(zhì)來(lái)決定。 提壓操作可以減少氣相體積流量， 增加塔的生產(chǎn)能 力，但也使物系的相對(duì)揮發(fā)度降低，不利分離，回流比增加或塔高增加，同時(shí)還 使再沸器所用的熱源品位增加， 導(dǎo)致操作費(fèi)用與設(shè)備費(fèi)用的增加。 對(duì)于我們所要 處理的丙烯 丙烷物系來(lái)說， 加壓操作是有利的。 因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)中， 塔頂蒸汽要 作為熱源，所以當(dāng)我們?cè)?1.6MPa 的絕對(duì)壓力下進(jìn)行操作時(shí)，精餾塔內(nèi)塔頂溫度 為42.99C,塔底溫度為51.22C,這使得我們?cè)诶淠髦锌梢允褂闷肺惠^低的冷

9、劑，再沸器可以使用品位較低廉價(jià)的熱源， 這樣反而降低了能耗， 也就降低了操 作費(fèi)用。3、進(jìn)料狀態(tài) 進(jìn)料可以是過冷液體、飽和液體、飽和蒸汽、氣液混合物或過熱蒸汽。不同 的進(jìn)料狀態(tài)對(duì)塔的熱流量、 塔徑和所需的塔板數(shù)都有一定的影響, 通常進(jìn)料的熱 狀態(tài)由前一工序的原料的熱狀態(tài)決定。 從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看, 如果進(jìn)料為過冷液體, 則可以考慮加原料預(yù)熱器,將原料預(yù)熱至泡點(diǎn),以飽和液態(tài)進(jìn)料。這樣,進(jìn)料為 飽和液體，汽化每摩爾進(jìn)料所需熱量等于 r。這時(shí)，精餾段和提餾段的氣相流率 接近,兩段的塔徑可以相同,便于設(shè)計(jì)和制造,另外,操作上也易于控制。對(duì)冷 進(jìn)料的預(yù)熱器， 可采用比再沸器熱源溫位低的其他熱源或工藝物流作

10、為熱源， 從 而減少過冷液體進(jìn)料時(shí)再沸器熱流量， 節(jié)省高品位的熱能， 降低系統(tǒng)的有效能損 失，使系統(tǒng)的用能趨于合理。但是，預(yù)熱進(jìn)料導(dǎo)致提餾段氣、液流量同時(shí)減少， 從而引起提餾段液氣比的增加， 為此削弱了提餾段各板的分離能力， 使其所需的 塔板數(shù)增加。4、回流比回流比是精餾塔的重要參數(shù)， 它不僅影響塔的設(shè)備費(fèi)還影響到其操作費(fèi)。 對(duì)總成本的不利和有利影響同時(shí)存在， 只是看哪種影響占主導(dǎo)。 根據(jù)物系的相對(duì) 揮發(fā)度與進(jìn)料狀態(tài)及組成我們可以算出達(dá)到分離要求所需的最小回流比為Rmin=11.02。由經(jīng)驗(yàn)操作，回流比為最小回流比的1.22.0倍，根據(jù)任務(wù)書要求， 取回流比系數(shù)為 1.2，所以計(jì)算時(shí)所用的回流比為 R=13.22。5、加熱劑和再沸器的選擇再沸器的熱源一般采用飽和水蒸氣，因?yàn)槠湎鄬?duì)容易生產(chǎn)、輸送、控制，并且具有較高的冷凝潛熱和較大的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。 所以，設(shè)計(jì)者在本次設(shè)計(jì)中采用 的是100C下的飽和水蒸氣（1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）。我們所要分離的物系為丙烯 丙烷，加熱劑熱水不能與塔內(nèi)物料混合， 故采用間壁式換熱器。本設(shè)計(jì)采用立式熱虹吸式再沸器，