乙烯乙烷精餾塔及輔助設(shè)備設(shè)計（回流比系數(shù)=1.3 處理量=100）

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1、前言本設(shè)計說明書包括概述、流程簡介、精餾塔、再沸器、輔助設(shè)備、管路設(shè)計和控制方案共七章。說明中對浮閥塔板式精餾塔以及再沸器的設(shè)計計算做了詳細(xì)的闡述，對于其它諸如輔助設(shè)備和管路的設(shè)計等僅作簡單說明。雖然已經(jīng)盡可能地參考各方資料并作了數(shù)次修改，但是鑒于設(shè)計者經(jīng)驗有限，本設(shè)計中還存在許多錯誤及不足之處，希望各位老師不吝指教！不勝感激?。?005年6月29日-39-第1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。1.1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，液相被加熱，液相中易揮發(fā)組

2、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上而下逐漸增加，塔頂最低，塔底最高。-39-較常用的精餾塔包括篩板式、泡罩式以及浮閥式等。本設(shè)計為浮閥式精餾塔。浮閥塔綜合了前兩者的優(yōu)點，取消了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的上升管和泡罩。為避免堵塞和漏夜過多，塔板上開孔比較大（標(biāo)準(zhǔn)直徑為39mm），每個孔還裝有可以上下浮動的浮閥。浮閥的開度可根據(jù)氣體通過閥孔的氣速自動調(diào)節(jié)。當(dāng)氣體負(fù)荷較低時，浮閥的開度較小，漏夜量不多；氣

3、體負(fù)荷較高時，浮閥開度較大，阻力又不至于增加過多大，所以這種塔板操作彈性大，阻力比泡罩塔板大為減小，其生產(chǎn)能力大于泡罩塔板。另外，這種塔板的效率也較高。其主要缺點是浮閥使用過久后，由于頻繁活動而易脫落或被卡住，操作失常。常用的浮閥有F1型和V4型兩種，后者常用于減壓塔。此外，浮閥還有條形型式的浮閥，如條形浮閥、方形浮閥和導(dǎo)向浮閥等，其性能較常規(guī)浮閥有所改進(jìn)，在工業(yè)上得到了應(yīng)用和推廣。本設(shè)計選用F1型浮閥。1.2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

4、熱器管程時部分汽化，由在殼程內(nèi)的載熱體供熱。立式熱虹吸再沸器的特點：●循環(huán)推動力：釜液和換熱器傳熱管氣液混合物的密度差。-39-●結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、傳熱系數(shù)高?！駳こ滩荒軝C(jī)械清洗，不適宜高粘度、或臟的傳熱介質(zhì)。●塔釜提供氣液分離空間和緩沖區(qū)。1.3冷凝器（設(shè)計從略）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。-39-第2章方案流程簡介2.1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)多次混合接觸和分離，并進(jìn)行質(zhì)量和熱量的傳遞，使混合物中的組分達(dá)到高程度的分離，進(jìn)而得到高純

5、度的產(chǎn)品。流程如下：原料（乙烯和乙烷的混合液體）經(jīng)進(jìn)料管由精餾塔中的某一位置（進(jìn)料板處）流入塔內(nèi)，開始精餾操作；當(dāng)釜中的料液建立起適當(dāng)液位時，再沸器進(jìn)行加熱，使之部分汽化返回塔內(nèi)。氣相沿塔上升直至塔頂，由塔頂冷凝器將其進(jìn)行全部或部分冷凝。將塔頂蒸氣凝液部分作為塔頂產(chǎn)品取出，稱為餾出物。另一部分凝液作為回流返回塔頂。回流液從塔頂沿塔流下，在下降過程中與來自塔底的上升蒸氣多次逆向接觸和分離。當(dāng)流至塔底時，被再沸器加熱部分汽化，其氣相返回塔內(nèi)作為氣相回流，而其液相則作為塔底產(chǎn)品采出。2.2工藝流程1.物料的儲存和運輸-39-精餾過程必須在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置一定數(shù)量不同容積的原料儲罐

6、、泵和各種換熱器，以暫時儲存，運輸和預(yù)熱（或冷卻）所用原料，從而保證裝置能連續(xù)穩(wěn)定的運行。2.必要的檢測手段為了方便解決操作中的問題，需在流程中的適當(dāng)位置設(shè)置必要的儀表，以及時獲取壓力、溫度等各項參數(shù)。另外，常在特定地方設(shè)置人孔和手孔，以便定期的檢測維修。3.調(diào)節(jié)裝置由于實際生產(chǎn)中各狀態(tài)參數(shù)都不是定值，應(yīng)在適當(dāng)?shù)奈恢梅胖靡欢〝?shù)量的閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證達(dá)到生產(chǎn)要求，可設(shè)雙調(diào)節(jié)，自動和手動并存，且隨時進(jìn)行切換。2.3設(shè)備選用精餾塔選用浮閥塔，配以立式熱虹吸式再沸器。2.4處理能力及產(chǎn)品質(zhì)量要求處理量：100kmol/h產(chǎn)品質(zhì)量：（以乙烯摩爾百分?jǐn)?shù)計）進(jìn)料：xf＝65％塔頂產(chǎn)品

7、：xD＝99％塔底產(chǎn)品:xw≤1％-39-第3章精餾塔工藝設(shè)計3.1設(shè)計條件3.1.1工藝條件：飽和液體進(jìn)料，進(jìn)料乙烯含量xf＝65％（摩爾百分?jǐn)?shù)）塔頂乙烯含量xD＝99％，釜液丙稀含量xw≤1％，總板效率為0.6。3.1.2操作條件：1）塔頂操作壓力：P=2.5MPa（表壓）2）加熱劑及加熱方法：加熱劑——70℃熱水加熱方法——間壁換熱3）冷卻劑：某種制冷劑4）回流比系數(shù)：R/Rmin=1.33.1.3塔板形式：本設(shè)計采用F1型浮閥塔板。3.1.4處理量：Fh=100kmol/h3.1.5安裝地點：大連3.1.6塔板設(shè)計位置