丙烯—丙烷板式精餾塔設計

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1、大型作業(yè)報告（2010/2011學年第二學期）課程名稱化工原理課程設計學生學號院（系）專業(yè)班級時間學生指導教師:_2011年1月13日前言化工生產(chǎn)中所處理的原料，中間產(chǎn)物，粗產(chǎn)品幾乎都是由若干組分組成的混合物，而且其中大部分都是均相物質(zhì)。生產(chǎn)中為了滿足儲存，運輸，加工和使用的需求，時常需要將這些混合物分離為較純凈或幾乎純態(tài)的物質(zhì).芳香族化合物是化工生產(chǎn)中的重要的原材料，而苯和甲苯是各有其重要作用。苯是化工工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)的重要基本原料，可用來制備染料，樹脂，農(nóng)藥，合成藥物，合成橡膠，合成纖維和洗滌劑等等；甲苯不僅是有機化工合成的優(yōu)良溶劑，而且可以合成異氰酸酯，甲酚等化工產(chǎn)品，同時也可

2、以用來制造三硝基甲苯，苯甲酸，對苯二甲酸，防腐劑，染料，泡沫塑料，合成纖維等。精餾是分離液體混合物最常用的一種單元操作，在化工，煉油，石油化工等工業(yè)得到廣泛應用。精餾過程在能量計的驅(qū)動下，使氣，液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物中各相分揮發(fā)度的不同，使揮發(fā)組分由液相向氣相轉移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉移。實現(xiàn)原料混合物中各組成分離該過程是同時進行傳質(zhì)傳熱的過程。本次設計任務為設計一定處理量的精餾塔，實現(xiàn)苯——甲苯的分離。苯——甲苯體系比較容易分離，待處理料液清潔。因此用篩板塔。篩板塔也是很早出現(xiàn)的一種板式塔，20世紀50年代起對篩板塔進行了大量工業(yè)規(guī)模的研究，逐步掌握了篩板塔

3、的性能，并形成了較完善的設計方法。與泡罩塔相比，篩板塔具有下列優(yōu)點：生產(chǎn)能力（20%——40%）塔板效率（10%——50%）而且結構簡單，塔盤造價減少40%左右，安裝，維修都較容易。本課程設計的主要內(nèi)容是過程的物料衡算，熱量衡算，工藝計算，結構設計和校核。目錄第一節(jié)：標題丙烯—丙烷板式精餾塔設計第二節(jié)：丙烯—丙烷板式精餾塔設計任務書第三節(jié)：精餾方案簡介第四節(jié)：精餾工藝流程草圖及說明第五節(jié)：精餾工藝計算及主體設備設計第六節(jié)：輔助設備的計算及選型第七節(jié)：設計結果一覽表第八節(jié)：對本設計的評述第九節(jié)：工藝流程簡圖第十節(jié)：參考文獻第一節(jié)設計題目丙烯—丙烷板式精餾塔設計第二節(jié)任務書處理量：64

4、kmol/h產(chǎn)品質(zhì)量：進料65%塔頂產(chǎn)品98%塔底產(chǎn)品<2%1、工藝條件：丙烯—丙烷飽和液體進料進料丙烯含量65%(摩爾百分數(shù))塔頂丙烯含量98%釜液丙烯含量<2%總板效率為0.62、操作條件：塔頂操作壓力1.62MPa(表壓)加熱劑及加熱方法：加熱劑——熱水加熱方法——間壁換熱冷卻劑：循環(huán)冷卻水回流比系數(shù)：1.21.41.63、塔板形式：浮閥4、處理量：F=64kml/h5、安裝地點：廣東中山火炬開發(fā)區(qū)6、塔板設計位置：塔頂?shù)谌?jié)精餾方案簡介(1)精餾塔的物料衡算；(2)塔板數(shù)的確定：(3)精餾塔的工藝條件及有關物件數(shù)據(jù)的計算；(4)精餾塔的塔體工藝尺寸計算；(5)塔板主要工藝尺

5、寸的計算；(6)塔板的流體力學驗算：(7)塔板負荷性能圖；(8)精餾塔接管尺寸計算；(9)繪制生產(chǎn)工藝流程圖；(10)繪制精餾塔設計條件圖；(11)對設計過程的評述和有關問題的討論。設計方案的確定及工藝流程的說明原料液由泵從原料儲罐中引出，在預熱器中預熱至84℃后送入連續(xù)板式精餾塔（篩板塔），塔頂上升蒸汽流采用強制循環(huán)式列管全凝器冷凝后一部分作為回流液，其余作為產(chǎn)品經(jīng)冷卻至25℃后送至產(chǎn)品槽；塔釜采用熱虹吸立式再沸器提供氣相流，塔釜殘液送至廢熱鍋爐。第四節(jié)：精餾工藝流程草圖及說明一、流程方案的選擇1.生產(chǎn)流程方案的確定：原料主要有三個組分：C2°、C3＝、C3°，生產(chǎn)方案有兩種：（

6、見下圖A，B）如任務書規(guī)定：C2°C3＝C3°iC4°iC4＝∑W%5.0073.2020.800.520.48100圖（A）為按揮發(fā)度遞減順序采出，圖（B）為按揮發(fā)度遞增順序采出。在基本有機化工生產(chǎn)過程中，按揮發(fā)度遞減的順序依次采出餾分的流程較常見。因各組分采出之前只需一次汽化和冷凝，即可得到產(chǎn)品。而圖（B）所示方法中，除最難揮發(fā)組分外。其它組分在采出前需經(jīng)過多次汽化和冷凝才能得到產(chǎn)品，能量（熱量和冷量）消耗大。并且，由于物料的內(nèi)循環(huán)增多，使物料處理量加大，塔徑也相應加大，再沸器、冷凝器的傳熱面積相應加大，設備投資費用大，公用工程消耗增多，故應選用圖（A）所示的是生產(chǎn)方案。2.工

7、藝流程分離法的選擇：在工藝流程方面，主要有深冷分離和常溫加壓分離法。脫乙烷塔，丙烯精制塔采用常溫加壓分離法。因為C2，C3在常壓下沸點較低呈氣態(tài)采用加壓精餾沸點可提高，這樣就無須冷凍設備，可使用一般水為冷卻介質(zhì)，操作比較方便工藝簡單，而且就精餾過程而言,獲得高壓比獲得低溫在設備和能量消耗方面更為經(jīng)濟一些，但高壓會使釜溫增加，引起重組分的聚合，使烴的相對揮發(fā)度降低，分離難度加大?？墒巧罾浞蛛x法需采用制冷劑來得到低溫，采用閉式熱泵流程，將精餾塔和制冷循環(huán)結合起來，工藝流程