丙烯丙烷精餾塔及輔助設(shè)備設(shè)計(jì)（回流比系數(shù)=1.4處理量=70）

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1、化工原理課程設(shè)計(jì)說明書§1設(shè)計(jì)任務(wù)書§1.1設(shè)計(jì)條件工藝條件：飽和液體進(jìn)料，進(jìn)料量丙烯含量x=65%（摩爾百分?jǐn)?shù)）塔頂丙烯含量=98%，釜液丙烯含量≤2%，總板效率為0.6。操作條件：建議塔頂壓力1.62MPa（表壓）安裝地點(diǎn)：大連設(shè)計(jì)方案：塔板設(shè)計(jì)位置塔板形式處理量（kmol/h）回流比系數(shù)R/塔底篩板701.4§2概述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、石油化工等工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。其中，簡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

2、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、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?！?.1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

3、、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)范圍較大，而填料塔則對液體噴淋量有一定要求；在安裝維修方面，板式塔相對比較容易進(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。Page-28-of28化工原理課程設(shè)計(jì)說明書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，非常適合板間距小、效率較高

4、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，這些都是設(shè)計(jì)者選擇其作為分離設(shè)備的原因?！?.2精餾塔操作條件的選擇§2.2.1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。對于我們所要處理的丙烯—丙烷物系來說，加壓操作是有利的。

5、因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)中，塔頂蒸汽要作為熱源，所以當(dāng)我們在1.6MPa的絕對壓力下進(jìn)行操作時(shí)，精餾塔內(nèi)塔頂溫度為42.99℃，塔底溫度為52.5℃，這使得我們在冷凝器中可以使用品位較低的冷劑，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。§2.2.2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)的角度來看，如果來的原料為過冷液體，則可以考慮加原料預(yù)熱器，將原料預(yù)熱至泡點(diǎn)，以飽

6、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?！?.2.3加熱劑及加熱方法再沸器的熱源一般采用飽和水蒸氣，因?yàn)槠湎鄬θ菀咨a(chǎn)

7、、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100℃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?！?.2.4回流比Page-28-of28化工原理課程設(shè)計(jì)說明書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=7.49。由經(jīng)驗(yàn)操作，回流比為最小回流比的1

8、.1~2.0倍，根據(jù)任務(wù)書要求，取回流比系數(shù)為1.4，所以計(jì)算時(shí)所用的回流比為R=10.49?！?.3再沸器選擇再沸器是精餾裝置的重要附屬設(shè)備，其作用是使塔釜液部分汽化，從而實(shí)現(xiàn)精餾塔內(nèi)的氣液兩相間的熱量及動(dòng)量傳遞。其形式主要有立式熱虹吸再沸器、臥式熱虹吸再沸器