丙烯丙烷精餾塔及輔助設(shè)備設(shè)計(jì)（回流比系數(shù)=1.2 處理量=60）

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1、過程工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)（精餾塔及輔助設(shè)備設(shè)計(jì)）設(shè)計(jì)日期：2011/7/4班級：化催0801姓名：曹中琦學(xué)號：200844223指導(dǎo)教師：吳雪梅潘艷秋33第一章概述精餾是分離過程中的重要單元操作之一，所用設(shè)備主要包括精餾塔及再沸器和冷凝器。1．精餾塔精餾塔是一圓形筒體，塔內(nèi)裝有多層塔板或填料，塔中部適宜位置設(shè)有進(jìn)料板。兩相在塔板上相互接觸時(shí)，液相被加熱，液相中易揮發(fā)組分向氣相中轉(zhuǎn)移；氣相被部分冷凝，氣相中難揮發(fā)組分向液相中轉(zhuǎn)移，從而使混合物中的組分得到高程度的分離。簡單精餾中，只有一股進(jìn)料，進(jìn)料位置將塔分為精餾段和提餾段，而在塔頂和塔底分別引出一股產(chǎn)品。精餾塔內(nèi)，氣、液兩相的溫度和壓力自

2、上而下逐漸增加，塔頂最低，塔底最高。本設(shè)計(jì)為篩板塔，篩板的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、塔板阻力小且效率高。但易漏液，易堵塞。然而經(jīng)長期研究發(fā)現(xiàn)其尚能滿足生產(chǎn)要求，目前應(yīng)用較為廣泛。2．再沸器作用：用以將塔底液體部分汽化后送回精餾塔，使塔內(nèi)氣液兩相間的接觸傳質(zhì)得以進(jìn)行。本設(shè)計(jì)采用立式熱虹吸式再沸器，它是一垂直放置的管殼式換熱器。液體在自下而上通過換熱器管程時(shí)部分汽化，由在殼程內(nèi)的載熱體供熱。立式熱虹吸特點(diǎn)：▲循環(huán)推動(dòng)力：釜液和換熱器傳熱管氣液混合物的密度差?！Y(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、傳熱系數(shù)高?！鴼こ滩荒軝C(jī)械清洗，不適宜高粘度、或臟的傳熱介質(zhì)?！峁庖悍蛛x空間和緩沖區(qū)。3．冷凝器（設(shè)

3、計(jì)從略）用以將塔頂蒸氣冷凝成液體，部分冷凝液作塔頂產(chǎn)品，其余作回流液返回塔頂，使塔內(nèi)氣液兩相間的接觸傳質(zhì)得以進(jìn)行，最常用的冷凝器是管殼式換熱器。4.分離序列綜合多組分物系的分離序列綜合問題，可以采用直觀推斷法、漸進(jìn)調(diào)優(yōu)法和數(shù)學(xué)規(guī)劃等經(jīng)典方法，最為常用的是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則進(jìn)行的直觀推斷法（M、D、S、C規(guī)則）。33第二章方案流程簡介1.精餾裝置流程精餾就是通過多級蒸餾，使混合氣、液兩相經(jīng)過多次混合接觸和分離，并進(jìn)行質(zhì)量和熱量的傳遞，是混合物中的組分達(dá)到高程度的分離，進(jìn)而得到高純度的產(chǎn)品。流程如下：原料（丙烯和丙烷混和液體）經(jīng)過料管由精餾塔的某一位置（進(jìn)料板處）流入精餾塔內(nèi)，開始精餾操作，塔底

4、設(shè)再沸器加熱釜液中的液體，產(chǎn)生蒸汽通過塔板的浮閥上升，與沿降液管下降并橫向流過塔板的液體在各級浮閥上錯(cuò)流接觸并進(jìn)行傳熱及傳質(zhì)，釜液定期作為塔底產(chǎn)品輸出;塔頂設(shè)冷凝器使上升的蒸汽部分冷凝回流，其余作為塔頂產(chǎn)品輸出精餾塔。2.工藝流程1）物料的儲(chǔ)存和運(yùn)輸精餾裝置必須在實(shí)彈的位置設(shè)置一定數(shù)量不同容積的原料儲(chǔ)罐，泵和各種換熱器，以暫時(shí)儲(chǔ)存，運(yùn)輸和預(yù)熱（或冷卻）所用原料，從而保證精餾裝置能連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。2）必要的檢測手段為了隨時(shí)了解操作情況及各設(shè)備的運(yùn)行狀況，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)操作中存在問題并采取相應(yīng)的措施予以解決，需在流程中的適當(dāng)位置設(shè)置必要的測量儀表，以及時(shí)獲取壓力，溫度等各項(xiàng)參數(shù)，從而間接了解運(yùn)

5、行情況。另外，常在特定地方設(shè)置人孔和手孔，以便定期檢修各設(shè)備及檢查裝置的運(yùn)行情況。3）調(diào)節(jié)裝置由于實(shí)際生產(chǎn)過程中各種狀態(tài)參數(shù)都不是定值，都會(huì)或多或少隨著時(shí)間有所波動(dòng)，應(yīng)在適當(dāng)位置設(shè)置一定數(shù)量的閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證達(dá)到生產(chǎn)要求，有時(shí)還可以根據(jù)需求設(shè)置雙調(diào)節(jié)，即自動(dòng)調(diào)節(jié)和手動(dòng)調(diào)節(jié)兩種調(diào)節(jié)方式并可以根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行切換。3.設(shè)備選用精餾塔選用浮閥塔，配合使用立式熱虹吸式再沸器4.處理能力及產(chǎn)品質(zhì)量處理量：60koml/h產(chǎn)品質(zhì)量：（以丙烯摩爾質(zhì)量計(jì)）進(jìn)料65%，塔頂產(chǎn)品98%塔底產(chǎn)品≤2%。33第三章精餾塔工藝設(shè)計(jì)第一節(jié)設(shè)計(jì)條件1.工藝條件：飽和液體進(jìn)料，進(jìn)料丙烯含量=65%（摩爾分?jǐn)?shù)，下同

6、）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：塔頂壓力1.62MPa（表壓）加熱劑及加熱方式：加熱劑：蒸汽；加熱方式：間壁換熱冷卻劑：循環(huán)冷卻水回流比系數(shù)：R/Rmin=1.23.塔板形式：浮閥4.處理量：60kmol/h，5.安轉(zhuǎn)地點(diǎn)：大連6.塔板位置：塔頂?shù)诙?jié)物料衡算及熱量衡算物料衡算=+=+解得：=39.375kmol/h，=20.625kmol/h塔內(nèi)氣、液相流量精餾段：=R,=提餾段：=,=熱量衡算再沸器熱流量再沸器加熱蒸汽的質(zhì)量流量冷凝器熱流量33冷凝器冷卻劑的質(zhì)量流量第三節(jié)塔板計(jì)算1.相對揮發(fā)度的確定逐板計(jì)算值（具體數(shù)據(jù)見文后數(shù)據(jù)表）最后取相對揮

7、發(fā)度為=1.192.回流比及流量確定（1）由于=，所以先求解，由平衡方程和q線方程求解出，q線方程：==0.65==0.65,=0.6885則==7.5714，R=1.2=9.0857（2）摩爾流量=R=357.749kmol/h==397.124kmol/h==417.749kmol/h==397.124kmol/h3.操作線方程精餾段操作方程:,=0.90085+0.09717提餾段操作方程：，=1.052-0.001039334.確定塔板