乙烯-乙烷體系對篩板塔頂精餾塔及輔助設(shè)備設(shè)計(jì)（處理量：140回流比系數(shù)：1.3）

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1、化工原理課程設(shè)計(jì)書院系：化學(xué)工程班級：0206姓名：宋棟芳學(xué)號：200248157指導(dǎo)老師：孫力、都健-27-目錄第一章概述-------------------3第二章方案流程簡介-----------4第三章精餾塔工藝設(shè)計(jì)---------5第四章再沸器的設(shè)計(jì)-----------12第五章輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)---------19第六章管路設(shè)計(jì)---------------23第七章控制方案---------------25附錄--------------------------27-27-第一章概述精餾是分離過程中的重要單元操作之一，所

2、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。對于雙組分精餾用一個(gè)精餾塔，分別從塔頂、塔底獲得輕、重組分產(chǎn)品顯然分離序列是唯一的。當(dāng)n個(gè)組分的混合物通過精餾方法獲取n個(gè)產(chǎn)品，則需要（n-1）個(gè)精餾塔，通過不同的組合可得到[2（n-1）]！/[n?。╪-1）！]個(gè)分離序列。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

3、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。本設(shè)計(jì)為篩板塔，篩板塔是最常使用的精餾塔。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。立式熱虹吸再沸器特點(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。▲結(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

4、間和緩沖區(qū)。3.冷凝器（設(shè)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。-27-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)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(shí)，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

5、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?；亓饕簭乃斞厮飨?，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(shí)，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.工藝流程（1）物料的儲存和運(yùn)輸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、泵和各種換熱器，以暫時(shí)儲存，運(yùn)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(yùn)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(shí)

6、獲取壓力、溫度等各項(xiàng)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(shí)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)，即自動(dòng)和手動(dòng)兩種調(diào)節(jié)方式并存，且隨時(shí)進(jìn)行切換。3.設(shè)備選用精餾塔選用篩板塔，配以立式熱虹吸式再沸器。4.處理能力及產(chǎn)品質(zhì)量處理量：140kmol/h產(chǎn)品質(zhì)量：（以乙烯摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)）進(jìn)料：＝65％塔頂產(chǎn)品：＝99％塔底產(chǎn)品:≤1％-27-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)料乙烯含量＝65％（摩爾百分?jǐn)?shù)）塔頂丙稀

7、含量＝99％，釜液丙稀含量≤1％，總板效率為0.6。2.操作條件：1）塔頂操作壓力：P=2.6MPa（絕壓）2）加熱劑及加熱方法：加熱劑——水蒸氣加熱方法——間壁換熱3）冷卻劑：循環(huán)冷卻水4)回流比系數(shù)：=1.33.塔板形式：篩板4.處理量：F=140kmol/h5.安裝地點(diǎn)：大連6.塔板設(shè)計(jì)位置：塔頂?shù)诙?jié)物料衡算全塔物料衡算：=+=+解得：=91.43kmol/h=48.57kmol/h第三節(jié)塔板數(shù)的計(jì)算物性數(shù)據(jù)查化工手冊知：液相密度：=402.95,氣相密度：=48.82查手冊計(jì)算得，液體表面張力為：σ=3.075-27-液相平均摩

8、爾質(zhì)量:=28.289,氣相平均摩爾質(zhì)量：=28.369（1）相對揮發(fā)度的計(jì)算：（A-乙烯，B-乙烷），，；設(shè)，查P-T-K圖得；則；設(shè)塔板數(shù)為80塊由經(jīng)驗(yàn)可知每一塊塔板之間的壓差是100mm