分離正戊烷-正己烷用浮閥精餾塔設(shè)計(jì)(共29頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課程設(shè)計(jì)說明書題目: 分離正戊烷-正己烷用浮閥精餾塔設(shè)計(jì)院 系： 專業(yè)班級 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 機(jī)械工程學(xué)院 過控 教研室學(xué) 號學(xué)生姓名專業(yè)（班級）設(shè)計(jì)題目分離正戊烷-正己烷用浮閥精餾塔設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)料液種類：正戊烷-正己烷混合液年處理量： 45000 噸料液濃度： 60 （輕組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)）塔頂產(chǎn)品濃度：98%（輕組組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)）塔底釜液濃度：98%（重相組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)）每年實(shí)際生產(chǎn)天數(shù)：330天（一年中有一個(gè)月檢修）精餾塔塔頂壓強(qiáng)：4kPa（表壓）設(shè)備形式：浮閥精餾塔廠址：淮南地區(qū)設(shè)計(jì)要求完成精餾塔工藝設(shè)計(jì)、

2、精餾設(shè)備設(shè)計(jì)、配管設(shè)計(jì)，繪制塔板結(jié)構(gòu)簡圖，編制設(shè)計(jì)說明書。工作量 說明書總頁數(shù)不少于25頁工作計(jì)劃第一周：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)查閱相關(guān)資料，并確定各流程。進(jìn)行計(jì)算，確定設(shè)備的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。第二周：在計(jì)算機(jī)上完成全部計(jì)算，并完成設(shè)計(jì)總結(jié)。參考資料1、 王志魁 劉麗英 劉偉 化工原理 化學(xué)工業(yè)出版社 20102、 賈紹義 柴誠敬 化工原理課程設(shè)計(jì) 天津大學(xué)出版社2002指導(dǎo)教師簽字教研室主任簽字 2013年12月16日 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 專業(yè)班級： 課程設(shè)計(jì)題目： 分離正戊烷-正己烷用浮閥精餾塔設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師評語： 成績： 指導(dǎo)教師： 年 月 日安徽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）成績評定表專心-專注-專業(yè) 目錄設(shè)

3、計(jì)任務(wù)書（1） 設(shè)計(jì)題目: 利用浮閥塔分離正戊烷與正己烷的工藝設(shè)計(jì)分離要求：試設(shè)計(jì)一座正戊烷正己烷連續(xù)精餾浮閥塔，要求年處理量45000噸，塔頂產(chǎn)品濃度98(輕組分質(zhì)量分?jǐn)?shù))，塔底釜液濃度98（重組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。（二）操作條件：塔頂壓力：4kPa（表壓）進(jìn)料狀態(tài)：泡點(diǎn)進(jìn)料回流比：1.4Rmin塔釜加熱蒸汽壓力：0.5MPa（表壓）單板的壓降：0.7kPa全塔效率：52%（3） 塔板類型：浮閥塔板（F1型)（4） 工作日： 330天/年 、24h/天連續(xù)生產(chǎn)（5） 廠址：淮南地區(qū)（六）設(shè)計(jì)內(nèi)容精餾塔的物料衡算塔板數(shù)的確定精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算塔體工藝條件尺寸塔板負(fù)荷性能圖正戊烷正己

4、烷連續(xù)精餾浮閥塔的設(shè)計(jì)第1章 序言精餾是分離液體混合物，一種利用回流是液體混合物得到高度分離的蒸餾方法，是工業(yè)上應(yīng)用最廣的液體混合物分離操作，廣泛應(yīng)用與石油、化工、輕工、食品、冶金等部門。精餾過程在能量劑的驅(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揮發(fā)度不同，使揮發(fā)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)原料混合液中各組分分離。該過程是同時(shí)進(jìn)行傳質(zhì)傳熱過程。精餾塔分為板式塔填料塔兩大類。板式塔又有篩板塔、泡罩塔、浮閥塔等。本次設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)雙組份連續(xù)精餾浮閥塔，實(shí)現(xiàn)從正戊烷、正己烷的混合溶液中分離出一定純度的正己烷。本次設(shè)計(jì)選用浮閥塔。本次設(shè)計(jì)基本流程：原料液（

5、正戊烷、正己烷混合液，泡點(diǎn)進(jìn)料），經(jīng)過預(yù)熱器預(yù)熱達(dá)到指定溫度后，送入精餾塔的進(jìn)料板上，進(jìn)料中的液體和上塔段下來的液體逐板溢流，最后流入塔底再沸器中，經(jīng)過再沸器得到汽化，蒸汽沿塔上升，余下的液體作為塔底產(chǎn)品。進(jìn)料中的蒸汽和下塔段來的蒸汽一起沿塔逐板上升，上升的蒸汽進(jìn)入冷凝器，部分蒸汽得到冷凝返回塔頂，其余鎦出液作為塔頂產(chǎn)品。在整個(gè)精餾塔中，氣液兩相逆流接觸，進(jìn)行相互傳質(zhì)。液相中的易揮發(fā)組分進(jìn)入汽相，汽相中的難揮發(fā)組分轉(zhuǎn)入液相。在每層板上，回流液與上升蒸氣互相接觸，進(jìn)行使熱和使質(zhì)過程。操作時(shí)，連續(xù)地從再沸器取出部分液體作為塔底產(chǎn)品（斧殘液），部分液體氣化，產(chǎn)生生升蒸氣，依次通過各層塔板。塔頂蒸氣進(jìn)

6、入冷凝器中被全部冷凝，并將部分冷凝液送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)冷卻器冷卻后被送出作為塔頂產(chǎn)品（餾出液）。 本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是物料衡算、塔板數(shù)的確定、精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算、塔板負(fù)荷性能圖和生產(chǎn)工藝流程圖。圖 1-1 精餾塔工藝流程圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 表1-1. 組分的飽和蒸汽壓Pio mmHg溫 度 （）36.140455055606568.7Pio正戊烷101.33115.62136.05159.16185.18214.35246.89273.28正己烷31.9837.2645.0254.0564.6676.3689.96101.33x10.820.620.450.310.180

7、.070y10.930.830.710.570.380.170 表1-2. 組分的液相密度 kg/m3溫 度 （）20406080100正戊烷626.2605.5583.7560.3535.0正戊烷657.2638.9620600.2579.3 表1-3. 表面張力 mN/m溫 度 （）020406080100正戊烷18.2016.0013.8511.769.7197.752正己烷20.1018.0215.9913.2312.0610.18 表1-4. 混合物的粘度 mpa.s溫度 （）0255075100正戊烷6.236.807.377.968.50正己烷6.006.547.107.668.

8、20第2章 精餾塔的物料衡算2.1. 物料衡算F:原料液流量(kmol/h) xF:原料組成（mol%）D:塔頂產(chǎn)品流量(kmol/h) xD：塔頂組成（mol%）W:塔底殘液流量(kmol/h) xW：塔底組成（mol%）正戊烷正己烷的相對摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為72kg/ kmol和86 kg/ kmol1原料液及塔頂、塔釜產(chǎn)品的摩爾分率正戊烷的摩爾質(zhì)量 正己烷的摩爾質(zhì)量 2原料液及塔頂、塔釜產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量3物料衡算原料處理量 總物料衡算 正戊烷物料衡算 聯(lián)立解得 2.2. 常壓下正戊烷正己烷氣、液平衡組成與溫度的關(guān)系溫度：利用表1-1中的數(shù)據(jù)由拉格朗日插值可求得tF、tD、tW.tF: t

9、F=44.35tD: tD =36.47tW: tW=67.43精餾段的平均溫度： = =40.41提鎦段的平均溫度： =40.41時(shí)的x1及y1時(shí)的x2及y2第3章 塔板數(shù)的確定3.1. 理論板數(shù)的確定由 算得： 精餾段操作線方程提餾段操作線方程根據(jù)相對揮發(fā)度的求取得： 精餾段有6塊塔板，第7塊為進(jìn)料板，全塔共有14塊理論板。3.2. 實(shí)際板數(shù)的確定全塔效率為ET=0.52精餾段實(shí)際板數(shù)： 提餾段實(shí)際板數(shù)： 第4章 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)4.1. 操作壓力的計(jì)算塔頂操作壓力 每層塔板壓降 進(jìn)料板壓力 精餾段平均壓力 塔底操作壓力 提餾段平均壓力 4.2. 密度的計(jì)算已知：混合液密度：

10、 (質(zhì)量分率，為平均相對分子質(zhì)量)，不同溫度下正戊烷和正己烷的密度見表1-2.混合氣體密度：精餾段： =40.41時(shí)，液相x1=0.81氣相y1=0.92液相：氣相：提留段：時(shí)，液相x2=0.29氣相y2=0.54液相：氣相： =40.42時(shí) 時(shí) 精餾段氣相平均密度精餾段 提留段平均氣相密度提餾段 精餾段液相平均密度提留段的液相平均密度4.3. 表面張力的計(jì)算精餾段的平均溫度 =40.41時(shí)的表面張力 提留段的平均溫度的表面張力 4.4. 混合物的粘度 =40.41時(shí) 時(shí) 4.5. 相對揮發(fā)度=40.41時(shí) 時(shí) 第5章 塔體工藝條件尺寸5.1. 氣、液相體積流量計(jì)算已知：精餾段：提餾段：5.2

11、. 塔徑的初步設(shè)計(jì)精餾段由橫坐標(biāo)數(shù)值：取板間距：查圖可知安全系數(shù)取0.8取整 =1.1m空塔氣速：提餾段：橫坐標(biāo)數(shù)值：取板間距：查圖可知安全系數(shù)取0.8取整 =1.1m空塔氣速：5.3. 溢流裝置（1）堰長取出口堰高：本設(shè)計(jì)采用平直堰，堰上液高度按下式計(jì)算： 近似取E=1精餾段：提餾段：（2）弓形降液管的寬度和橫截面積查圖得： 則：驗(yàn)算降液管內(nèi)停留時(shí)間：精餾段：提餾段：（3）降液管底隙高度精餾段：取降液管底隙的流速提餾段：取降液管底隙的流速因?yàn)椴恍∮?0mm，故滿足要求。5.4. 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列（1） 塔板分布本設(shè)計(jì)塔徑1.1m，采用分塊式塔板，以便通過人孔裝拆塔板。閥孔臨界速度精餾

12、段 提餾段 上下兩段相應(yīng)的閥孔動(dòng)能因子為：均屬正常操作范圍。（2） 浮閥數(shù)目與排列精餾段取閥孔動(dòng)能因子則孔速為：取邊緣區(qū)寬度Wc0.055m,安定區(qū)寬度，開孔區(qū)面積提餾段取邊緣區(qū)寬度Wc0.030m,安定區(qū)寬度，開孔區(qū)面積其中，（3）浮閥數(shù)與開孔率F1 型浮閥的閥孔直徑為39mm閥孔氣速，其中取F0=10浮閥數(shù)目開孔率精餾段 提餾段 浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，取同一橫排的孔心距t=0.075m，則排間距為精餾段 提餾段 考慮到塔的直徑較大，故采用分塊式塔板，而各分快板的支撐與銜接將占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距應(yīng)小于計(jì)算值，故取=70mm=0.07m重新計(jì)算孔速及閥數(shù)精餾段 提餾段 由

13、此可知，閥孔動(dòng)能因數(shù)變化不大第6章 塔板負(fù)荷性能圖6.1. 霧沫夾帶線泛點(diǎn)率據(jù)此可作出負(fù)荷性能圖中的物沫夾帶線，按泛點(diǎn)率80%計(jì)算：精餾段：查物性系數(shù)K=1.0 整理得：由上式可知霧沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個(gè)值算出提餾段：整理得：精餾段0.0020.011.053960.9414提餾段0.0020.010.941560.7416.2. 液泛線由此確定液泛線，忽略式中的取0.5 取0.5而精餾段：整理得：提餾段:整理得：在操作范圍內(nèi)任取兩個(gè)值，算出相應(yīng)的精餾段0.0010.0030.0040.0073.69673.46193.37002.7472提餾段0.0010.0030.0040

14、.0071.38441.25891.20071.02096.3. 液相負(fù)荷上限液體的最大流量應(yīng)保證降液管中停留時(shí)間不低于35秒。液體降液管內(nèi)停留時(shí)間以作為液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間的下限，則：6.4. 漏液線對于型重閥，依作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則精餾段：提餾段：6.5. 液相負(fù)荷下限取堰上液層高度作為液相負(fù)荷下限條件作出液相負(fù)荷下限線，該線為與氣相流量無關(guān)的豎直線。 取E=1.0由以上15作出塔板負(fù)荷性能圖 圖6-1 精餾塔負(fù)荷性能圖由塔板負(fù)荷性能圖可以看出：（1） 在任務(wù)規(guī)定的氣、液負(fù)荷下的操作點(diǎn)處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置；（2） 塔板的氣相負(fù)荷上限完全由霧沫夾帶控制，操作下由漏液控制；第

15、7章 結(jié)束語通過本塔的負(fù)荷性能圖可以看出，操作線分別與液沫夾帶線和漏液線相交，是以上限為液沫夾帶控制，下限為漏液控制。若操作點(diǎn)位于操作區(qū)內(nèi)的適中位置時(shí)可獲得穩(wěn)定良好的操作效果。但本塔的操作點(diǎn)偏于漏液線，在操作區(qū)偏下方。使塔的正常操作受到一定影響?？梢酝ㄟ^減少塔板開孔率使漏液線下移，使操點(diǎn)位于操作區(qū)中心位置。提高塔的操作效果。精餾塔操作的基本要求是在連續(xù)定態(tài)和最經(jīng)濟(jì)的條件下處理更多的原料液，達(dá)到預(yù)定的分離要求或組分的回收率，即在允許范圍內(nèi)采用較小的回流比和比較大的再沸器傳熱量。所以在設(shè)計(jì)精餾塔的過程中，必須保持精餾定態(tài)操作的條件如：塔壓穩(wěn)定;進(jìn)、出塔系統(tǒng)的物料量平衡和穩(wěn)定；進(jìn)料組成和熱狀況穩(wěn)定；

16、回流比恒定；再沸器和冷凝器的傳熱條件穩(wěn)定；塔系統(tǒng)與環(huán)境間散熱穩(wěn)定等 因此在設(shè)計(jì)當(dāng)中就要考慮主要的因素來進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。兩周的化工原理課程設(shè)計(jì)，使我對于雙組分連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì)有了更深刻的認(rèn)識。在設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中，我收獲了很多并有一種強(qiáng)烈的成就感。首先，在于設(shè)計(jì)計(jì)算，參考課本所學(xué)理論知識，并聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際情況，對設(shè)計(jì)有了整體性的把握。查找一些有關(guān)參數(shù)的時(shí)候，我通過很多途徑參考并合理的運(yùn)用到設(shè)計(jì)中。大量的計(jì)算也特別鍛煉我們的計(jì)算能力及考驗(yàn)我們的認(rèn)真程度。同時(shí)我對于精餾這章的熟悉也便于對化工生產(chǎn)更高層次的學(xué)習(xí)。其次，CAD畫圖方面的能力也有了很大的進(jìn)步，對各種畫圖工具的運(yùn)用更加熟練自如。這項(xiàng)工作需要很強(qiáng)的毅力，甚至是通宵達(dá)旦的設(shè)計(jì)，這其中也感受到了設(shè)計(jì)工作的艱辛。在老師的指導(dǎo)和同學(xué)之間相互交流中，我通過自己的努力認(rèn)真完成了設(shè)計(jì)。也許設(shè)計(jì)的結(jié)果還有錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)的過程還存在不足，希望老師能多多指