課程設(shè)計課設(shè)版石油化工原理

設(shè)計任務(wù) 第一 設(shè)計方案簡 設(shè)計方案簡 設(shè)計步 第二 工藝流程簡 第三章塔的工藝計 塔的物料......................................................操作溫度和壓強的確 最小回流比的確 最小理論板數(shù)的確 適宜回流比及理論塔板數(shù)的確 全塔效率及實際塔板數(shù)的確 理論進料位置及實際進料位置的確 塔徑的確 熱量...............................................................第四章塔板設(shè) 溢流裝 塔板布 浮閥閥型及閥的尺寸及塔板分 浮閥的排列及開口 區(qū)域劃 破沫區(qū)寬度和邊緣區(qū)寬 鼓泡區(qū)面 排間 橫向上浮閥排 閥孔動能因數(shù)校 流體力學(xué)計 4.41塔板壓力 4.42夾帶 降液管內(nèi)液面高 停留時 降液管中的流 清液層高 塔板負荷性能 4.51夾帶 降液管超負荷 液相負荷下 過量泄漏 淹塔 負荷性能圖分 第五章塔體的初步設(shè) 筒體設(shè) 裙座的設(shè) 塔體總高度 第六章接管的設(shè) 進料管管徑d 回流管管徑d 釜液出料管d 塔頂蒸蒸汽出口管的直徑d 塔底至再沸器的接管管 再沸器返塔連接管管徑d 第七章輔助設(shè)備選 冷凝 再沸 回流 除沫 第八章匯 物料 焓值匯總 熱量平衡匯總 塔設(shè)備計算結(jié)果匯總 塔板結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)匯總 塔板水力學(xué)校核數(shù)據(jù)匯總 塔設(shè)備封頭選型匯總 接管選型匯總 設(shè)備選型匯總 第九章浮閥排布 精餾 提餾 第十章塔板負荷性能 精餾 提餾 第十一章自我評 參考文 設(shè)計任務(wù)第一 設(shè)計方案簡設(shè)計組成及流率。根據(jù)泡點方程及方程，借助相平衡圖，相溫度。得到以上熱力學(xué)數(shù)據(jù)后，利用斯芬克斯等得到最小理塔徑計算利用法，查得大量物性數(shù)據(jù)（密度、表面張力設(shè)計步第二 工藝流程簡塔的物

第三章塔的工藝計原料組成（丁烯-丁烯、丁烯-1、碳五。用數(shù)字、、、、、、、分別代表ω8丙烷回收率為98.5%，異丁烷回收率為98%，則有：進GχGG1Gω1140001.93%

FχGχF1G1M1270.20028.05488 χF.χFχχ表格丁烯-塔頂物WD.1G1270.200WD2G298%1358.00098。8WD.3G35419.400

WD.4G43%2024.4001.5%40.488WD.5WD.6WD.7WD.88χ

WD.1WD.2WD.3WD.4WD.5WD.6WD.7270.2001337.6305419.40040.4887067.71888ωD.χWχDχWχD1WD.1M1270.20028.0549.6318Dχ

D1D2D3D4D5D6D79.63130.334128.7850.697χD.χDχxD.1D1D9.631169.447表格塔Ww.1Ww2G22%1358.0002%20.370Ww.3Ww.4G498.5%1983.912Ww.5G5877.800kg/hWw.6G61318.800kg/hWW.7G71775.200kg/hWW.8G8956.200kg/h8χ

Ww.1Ww.2Ww.3Ww.4Ww.5Ww.6Ww.720.3701983.912877.8001318.8001775.200956.2006932.28288ωw.χWχ塔底各組分的摩爾流率：WχWW.χW2Ww.2M220.37044.0970.4628W χ

W1W2W3W4W5W6W70.46234.13215.10223.50531.63913.253118.09388xw.χWχχ結(jié)果匯總操作溫度和壓強的確定根據(jù)烴類相平衡常數(shù)圖和KiXi1進行試差得到冷凝器的壓表格KiXiK0.003%塔頂溫度和壓再次利用

yi1K53℃K

1化工原理課程設(shè)計P54--石油化學(xué)工程P436——437表格 K塔底溫度和壓PP頂ΔP21.530576021.697又由烴類相平衡常數(shù)圖和Kixi1試差得到塔底的溫度，試表格K丁烯-4)進料溫度和壓P進

1

P頂P

2表格K烷烷-(Kixi)500204匯總結(jié)果如下表格溫溫ijχDi

ijij

1t1(11453)83.52P1(21.521.697)21.5992衡常數(shù)Ki，取最重組分碳五為對比組分j,得到相對揮發(fā)度： K j

K1K

4.40019.298得如下表格：2化工原理課程表格丁烯-K由于ijijijχFiij

1q,而泡點進料時q 1q0,對Θ3.136＜θ＜6.118ijij

0表格θ---由上表可知當(dāng)Θ=3.798ijij

0.0000＜0.005，則ijχDi

χlχh lgχχ

hD lW11

χh分別為輕重關(guān)鍵組分的摩爾分率，αm為輕重關(guān)鍵在塔頂和塔底相對揮發(fā)度的幾何平均值，即m根據(jù)表1-5和1-6查得：K2D K4D 則

0.868

2.000lh lh m

χl

χh

lgχχ 1 hD lW 0.39%m lgm

Nmin12.004111.004（不包括再沸器適宜回流比及理論塔板數(shù)的確 利

吉 的關(guān)聯(lián)式：Y1154.5 X11117.2

X其中：YNNN

XRR3化工原理課程 石油煉制設(shè)計數(shù)據(jù)圖表集（上、下冊）5化工原理課程YN，對R1NR/Rmin作圖。表格(R+1)N～R/Rm曲線數(shù)值計算RXYN圖表R1N60.169R1.665Rmin1.6651.261理論板數(shù)為：N

60.169

19.409（不包括再沸器ET0.49(

μ

μLχiFt1(11453)83.52表格粘度μs粘度μs丁烯-μiXμLχiF1-9mlh)t83..51.970ET0.49(mμL)0.2450.49(1.970 )0.245

N

19.40922.897（不包括再沸器根據(jù) WR hk) lk.W)2 N D RRχ

'NSNχlk分別為輕重關(guān)鍵組分的摩爾 χlk.W χhk.Fχhk.D

DW 118.093WR(hk)(lk.W)2 ) )2 FN F

D 169.447 RN'N'NRSR由上兩式解得：N' 'RNN19.40922.8923

R

塔徑的確精餾計以塔頂?shù)谝粔K板上的溫度、壓力計算，則t53Pi查文獻得到各組分在53℃ρi1/度M7化學(xué)化工物性參數(shù)手冊有機1ρL

表格丁烯-4Z查文獻得各組分的臨界壓力PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7PC8PcmPciχiD4.568MParPr

21.51.01

Tc1 Tc2 Tc3 Tc5Tc8

Tc6 Tc7TcmTciχiD361.285KrTTr

0.9MMiχiD28.0545.68%44.09717.90%42.08176%58.124ρM

41.71121.50.78.314273.15

ρlρl其中CC 20δ10.739mN/mδ48.2549mN/m

δ2 δ3δmδiχiD mm9化工原理課程設(shè)計并依據(jù)C20計算計算C、Umax、U 計算表格如下表格MCUD10化學(xué)化工物性參數(shù)手冊有機表格表格CU提餾計以塔底第一塊板上的溫度、壓力計算，則t114P查文獻得到各組分在114℃時的密度：ρi丁烯-度Lρ L

PC2PC3PC5PC83.374PC64PC7PcmPciχiw3.840MParPr

21.6971.01

Tc1 Tc2 Tc3 Tc5Tc8

Tc6 Tc7TcmTciχiW418.539KrTTr

表格丁烯-ZMMiχiwMVMXiwKiwρM

57.76621.6970.688.314273.15

ρlρl其中CC 20

δ2δ5

δ4δ6

δ7 δ8δmδiχiW mm并依據(jù)C20計算計算C、Umax、U0.7Umax計算表格如下：表格表格丁烯-CUD根據(jù)成本最低原則結(jié)合后面水力學(xué)計算設(shè)計，得出以下圖表CU3.9塔頂冷凝根據(jù)書，查得各個組分對應(yīng)的焓值（Kcal/Kg）11HV1H從而計算得到：QC(LD)(HV1-HLD)4.1867(R1)D(HV1-HLD)4.1867 .7冷卻水用量P查得水的C=4.1795KJ/(Kg·℃)12P11石油煉制設(shè)計數(shù)據(jù)圖表集（上、下冊）壓12 m C 4.1795表格.由全塔熱量式即：FHF+QB=DHD+QC+WHW+QL假設(shè)表格熱量乙丙丙異丁正丁異丁丁烯-混R數(shù)據(jù)DFW13化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)書P63-表格焓氣相焓液相.表格丁烯-烷烷烷所以計算得出Qb 蒸汽用量BBbmQB7.0813b

14 2、熱量匯表格全塔熱量平衡匯總℃————————————溢流裝溢流型

第四章塔板設(shè)

33.458m3/h70m3/h73.081m3/h80m3/h堰w

0.7D0.714000.7D0.71600/D0.7810L7.918，查得k1.06LLw L 33.458how2.84 k lW

2.84 1.06

0.03168m31.68mml/D0.7810L12.386，查得kL Lw L 73.081how2.84 kl

2.84 1.081.120.04971m堰hW

W 因為lw/D0.7

/D0.143,

0.087815精餾段：Wd 200.2mmA0.0878π14002 提餾段：Wd A0.0878π16002 停留時τ3600AdHT/L36000.13510.45/33.4586.544sτ3600AdHT/L36000.17650.6/73.0815.217s受液降液管底采用凹液盤，一般底隙高度等于盤深，大塔大于40mm，How塔板布據(jù)化原課設(shè)指導(dǎo)書P72F-1型重閥浮閥，最小開度2.5mm，最大開度8.5mm，F(xiàn)-1型閥徑精餾1400mm，提餾1600mm，采用分塊式塔板，16根據(jù)化原課設(shè)附錄七弓形浮閥的排列及開口率閥孔氣0精餾段：u 0

uu0

空塔氣

4457.796

4

開孔φuT100%0.0826100% φuT100%0.0571100%浮閥數(shù)精餾段：N

4 73.68，取 3600π0.03924d0提餾段：N 4 92.687，取 3600π0.03924d0區(qū)域劃破沫區(qū)寬度和邊緣區(qū)寬度精餾段：WS70mm,WC80mm，分布區(qū)=破沫區(qū)提餾段：WS100mm,WC80mm，分布區(qū)=破沫區(qū)鼓泡區(qū)面 πy 1x yAB2y

xD(b

2yD

1400802y y πy

1x

2AB2

xD(b

2yD

1600807202排間 距18化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)書

N

394387.06871.368mm，由于各分塊74撐與銜接要占去一部分鼓泡區(qū)故取140mm提餾段：t N

796845.186114.628mm，由于各分塊的9375支撐與銜接要占去一部分鼓泡區(qū)故取130mm橫向上浮閥排數(shù)精餾段nD(2b2Z1d0114002200.22703916.8617 nD2b2Z1do116002228.821003917.9498 精餾段o2u o20.785do

1.253m/s36000.7850.039285FOuo提餾段

1.253 8.668符合正常2uo0.785do2

1.0675m/s36000.7850.0392114FOuo1.0675 8.130符流體干板壓力hc精餾段u h5.370V5.37 2 2 提餾段u h5.370V5.37 2 2 液層壓力取充氣系數(shù)ε00.5精餾段：

）0.5(0.050.03168)0.0408m克服表面張力壓力2 23.77410-精餾段：hσHρlg0.00859.807443.5990.0002m2σ 22.64610-3提餾hσHρg0.00859.807430.159l塔板壓精餾h(hhhρV0.1027443.599ρ ρ

21化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)書提餾h（hhh）

0.1136430.159 符

4.42夾帶量ZD2Wd14002200.2999.6mm(液相流程長AbAT2Ad .4 .5991 （液流面積AT K

CF1F100CV136LSZ1000.044213633.4580.99961Ab

1.26910.1142F 100 20.78ATKS 0.781.5391F1提餾段

F1，F(xiàn)2)F139.3ZD2Wd16002228.81142.4mm(液相流程長Ab

2Ad .374 （液流面積AT K

CF1F100CV136LSZ1000.0573613673.0811.14241AbK

1.65710.1182F 100 20.78ATKS 0.782.0101降液管內(nèi)液面高度為防止降液管發(fā)生液泛，應(yīng)使降液管中的清液層高度精餾段ΨHThw0.545050 h 0.153 0.153

hb

36000.040.98HdhphLhd102.55981.68236.27HdΨHThw符合ΨHThw0.560050 h 0.153 0.153

hb

36000.041.120HdhphLhd113.65199.71269.33HdΨHThw符停留時間τ3600AdHT/L36000.13510.45/33.4586.544sτ3600AdHT/L36000.17650.6/73.0815.217s降液管中的流速AUdAd

0.0687m/s36000.135udmax10.17KSHTρL 7.98HTρLSMINud0.17ud0.7udmax0.70.170.119m/s符合Ud

0.1149m/s36000.1765udmax10.17KSHTρL 7.98HTρLSMINudud0.7udmax0.70.170.119m/s清液層高精餾hlhwhow25化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)書提餾hlhwhow4.51夾帶線因為Fl V 2.95

1.36ZL sb h V 2.95103KA sb h 降液管超負荷線以τ5s作為液相在降液管中停留時間的下限，由得27化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)書τ3600AdHT精餾段：提餾段：

3600Adτ3600AdHτ

36000.13520.45536000.17650.65液相負荷下線

E 3600

W導(dǎo)出Lh3.07精餾Lh3.07lw3.070.980提餾Lh3.07lw3.071.1205過量泄漏線5

5計算，則u0 得出Vπd2N36005，即：V21.5 4 29化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)書

21.521.5

21.521.5

淹塔線HdHThWρ 3600L23(H ) V00.153 h1εh h ρL2 lW

0

a0.0148N2

1.95210-wc lhw

l，d2.8410-31βb-cLh2b-cLh2-dLa2將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入，Ψ0.5，β0.5a2.210110-7，bc1.270310-5，d2hV2791838.64657.479L219536.984Lha1.53610-7，bc9.72610-6，d2hV2 .31563.330L225720.8381Lh

所以

第五章塔體的筒體設(shè)計筒體材料及壁根據(jù)平均溫度83.5℃，平均壓力21.599atm，Q235-C鋼，壁厚30mm33封頭設(shè)塔頂封頭據(jù)附錄公稱直徑1400mm，得：曲面高度h1350mmh2 ，封頭壁厚S35m，封頭高度Hh1h23504039塔底封頭曲面高度h1400m，直邊高度h240mm，封頭壁厚S35封頭高Hh1h240040塔頂空間高度H32化原課設(shè)指導(dǎo)書33GB150-塔板間距HHT開有人孔的板間距H‘800mm的塔，采用人孔，人孔數(shù)目根據(jù)塔板安裝方便和物料的程度而定。對于處理不需要經(jīng)常的物8～10塊塔板設(shè)置一個人孔；對于易結(jié)垢、結(jié)焦的物系需經(jīng)常，則每隔4～6塊塔板開一個人孔。因此，采用每隔9個塔450mm，設(shè)置人孔處板間距600mm。另外，塔底、塔頂各開1個人孔。進料板空間高度HHF塔底空間高度H留時間取5minV0.5hD4 73.08156041π1.60.80.4-0.50.04B LSτB

裙座的設(shè)HD30,選用圓筒形裙座；由于塔徑為1200--2000mm需要開4個Φ50mmDg450mm的人孔。2個引出

（1600216）-0.410001232mmDbi(1600216）0.41000圓整之Dbi1400mm，Dbo塔體總高度THHDHBHFSH'NRHTNSHTHT1.22.51.020.690.45100.634化原課設(shè)指導(dǎo)書第六章接管的設(shè)計進料管管徑d采用泵輸送料液，取uF1.5m/s4π1.54π1.5圓整至89mm，壁厚 43600ρπd

回流管管徑d回流用泵輸送，可以取uR43.141.543.141.5圓整57mm，壁厚校核：u 4LR 3600ρπd2釜液出料管d根據(jù)經(jīng)驗值，取uw1.043.141.043.141.0圓整89mm，壁厚校核：u 4Lw 3600ρπd2塔頂蒸蒸汽出口管的直徑d取塔頂蒸氣流速uv35化原課設(shè)指導(dǎo)書P104-4525.28536004525.28536003.1410圓整159mm，壁厚校核：u 4VV 3600ρπd2取塔底至再沸器接管內(nèi)液體流速uL1.543.14d43.14圓整377mm，壁厚4π（0.34-2

再沸器返塔連接管管徑d取管內(nèi)液體流速U

10m/s，氣化率為e 1umuv10 360036003.144.082圓整219mm，壁厚校核：uum 第七章輔助設(shè)備選冷凝t145-2025℃，t253-4013tm

Δt1

ln( ln(A

表格Q水m℃℃KA表格校核3μCP4.174KJ/Kgλ0.610W/mKu

1.093m/ReduρμPrCpμλ管程給熱系數(shù)

0.023λRe0.8Pr0.412486.58W/m2od36化原課設(shè)指導(dǎo)書附錄九Aiπdinl3.1460.015372105.13mAoπdonl3.1460.019372133.16m Ao-Ai118.59m A oAiQαAt-t 34.899oii TtQ34.899

37.29oλ tTw2

37.295345.14oC2表格nN

9.552.08

ρ2gλ3γα00.725 n3dμΔt 得到α1031.323Wm2o查的管內(nèi)污垢熱阻R0.00015mC/W，殼程污垢熱阻oi2OR m2C/WOK

δ

d0

715W/m2RO

Riλd

di A