乙烯精馏塔的设计说明书
乙烯精馏塔管道设计
是实现 连续安全 生产 的关键。结合 某一 D M T O装 置中乙烯精馏塔的管道设计 ,介绍 了乙烯精馏塔裙 座高度 的计算及相关影响 因素 , 阐述 了低 温 管道 设 计 要 点 ,并 对 敷 塔 管 线 支 吊架 设 计 和 平 台梯 子 的设 置 要 点 进 行 了说 明 。
第4 2卷 第 1 5期
2 0 1 4年 8月
广
州
化
工
Vo 1 . 42 No .1 5
Gu a n g z h o u Ch e mi c a l I n d u s t u
Aug . 2 01 4
乙烯 精馏 塔 管 道 设 计
( 中石 化 洛 阳工程 有 限公 司 ,河 南 洛 阳 4 7 1 0 0 3 )
e qu i pme n t i n t h e OCU o f DMTO d e v i c e .T h e r e a s o n a b l e e q u i p me n t l a y o u t a n d p i p i n g de s i g n wa s t h e k e y t o p r o v i d e c o n t i n u o u s pr o d u c t i o n s a f e t y .I n a c a s e s t u d y o f a DMTO d e v i c e,t h e e s s e nt i a l s i n t he p i p i n g d e s i g n o f e t h y l e n e r e c t i f y i ng c o l u mn we r e d e s c r i b e d t o i n t r o d u c e t he t o we r s k i r t h e i g h t c a l c ul a t i o n,r e l a t e d i n l f ue n c e f a c t o r s ,t he l o w t e mpe r a t u r e pi pi ng d e s i g n k e y p o i n t s .I n a d d i t i o n,t h e a t t a c h i n g t o we r p i p i n g s u pp o t r d e s i g n i n g a nd p l a t f o r m l a d de r s s e t t i n g we r e e x p o un d e d。 Ke y wo r ds:e t h y l e n e r e c t i f y i ng c o l u mn; t o we r s k i r t h e i g h t s ;l o w t e mp e r a t u r e p i p i n g; s up p o r t
乙烯精馏塔设计
处理量为105Kmol的乙烯精馏塔设计- 1 - 目录第一章乙烯精馏塔设计文献综述第一节关于乙烯及其制取方法1.1.1 乙烯生产概况3 1.1.2 乙烯生产方法概述3 1.1.3 乙烯作为化工原料6 第二节精馏塔 1.2.1 填料塔7 1.2.2 板式塔设计8 1.2.3 板式塔的性能要求9 1.2.4 板式塔中气、液相的异常流动10 1.2.5 塔板上气液两相接触状态10 1.2.6 常用塔板的类型11 1.2.7 板式塔和填料塔的性能比较14 第二章工艺流程简介第一节顺序分离流程 16 第二节前脱乙烷流程 18 第三节前脱丙烷分离流程 18 第四节前、后加氢流程 18 第三章工艺及结构设计计算第一节工艺设计计算设计条件20 3.1.1 全塔的物料衡算20 3.1.2 平均分子量的计算20 3.1.3 相对挥发度20 3.1.4 塔内气、液相流量20 3.1.5 理论塔板数21 3.1.6 塔径的确定21 3.1.7 塔板布置、溢流装置处理量为105Kmol的乙烯精馏塔设计- 2 - 和其余结构尺寸的选取24 3.1.8 浮阀尺寸与排列25 3.1.9 塔板校核26 3.1.10负荷性能图28 第二节结构设计计算3.2.1 塔板结构设计32 3.2.2 塔底高度、塔顶高度人孔数塔总高33 3.2.3 主要接管尺寸确定34 3.2.4 仪表管34 第三节强度计算及校核3.3.1 塔壳强度计算36 3.3.2 质量载荷计算36 3.3.3 塔的自振周期计算37 3.3.4 地震载荷及地震弯矩计算37 3.3.5 风载荷及风弯矩计算39 3.3.6 最大弯矩计算42 3.3.7 圆筒应力校核42 3.3.8 裙座壳轴向应力校核47 3.3.9 基础环设计47 3.3.10 地脚螺栓 48 3.3.11 裙座与塔壳对接焊缝校核 49 3.3.12 开孔补强计算 49第四章个人重点专题 53 第五章参考文献附录57 处理量为105Kmol的乙烯精馏塔设计- 3 - 第一章文献综述第一节关于乙烯及其制取方法1.1.1 乙烯生产概况乙烯是结构最简单的一种烯烃石油化学工业中大多数的中间产品和最终产品均是以烯烃和芳烃为基础原料约占到总原料烃的四分之三。
精馏塔设计书
精馏塔设计书精馏塔是化学和石油工业中常用的一种分离设备,其设计非常重要。
本文将从精馏塔的结构、操作条件、材料选择等方面进行详细介绍和建议,以帮助读者更好地进行精馏塔的设计。
一、结构设计1.1 塔体结构精馏塔的塔体一般分为直立式和横卧式两种类型。
直立式适合于处理高粘度、高沸点和易结晶的物料,横卧式适合于处理低粘度、低沸点和易挥发的物料。
在塔体的结构设计上,需要根据具体的工艺要求,确定塔的高度、直径和壁厚等参数,保证其能够在长期运行中保持稳定的分离效果。
1.2 塔盘结构塔盘是精馏塔的关键部件,其结构应该符合两相流动的要求,在连续计量流量的同时,实现物料的良好分离。
在设计塔盘时,需考虑填料的种类、布置和高度等因素,以保证塔盘的稳定性和分离效率。
二、操作条件2.1 进料方式精馏塔的进料方式有顶进、底进、侧进等多种方式,需根据具体的物料性质、流量和工艺特点等因素来选择。
在进料过程中,需控制进料速度和温度,避免液位过高和温度变化过大导致塔内压力波动,影响精馏效果。
2.2 温度和压力控制精馏塔的温度和压力是影响精馏效果的重要因素。
在运行过程中,需控制塔底温度和塔顶温度,避免出现气液两相不均匀、突然变化和温度不足等现象。
同时,还需控制塔内的压力,保证物料能够在塔内正常流动,达到良好的分离效果。
三、材料选择3.1 塔体材料精馏塔的塔体材料应该根据物料的性质和使用环境等因素选用。
常用的材料有碳钢、不锈钢、玻璃钢和聚合物等。
在选择材料时,需考虑其耐腐蚀性、强度和可焊性等因素,以保证塔体的稳定性和可靠性。
3.2 塔盘材料对于均相物料的精馏,塔盘一般选用不锈钢、有机玻璃或塑料等材料;对于非均相物料的精馏,塔盘则需选用更耐磨、更耐腐蚀的材料,如钛合金和镍基合金等。
总之,精馏塔的设计需要考虑多方面的因素,包括结构、操作条件和材料选择等,以保证其达到良好的分离效果和稳定性能。
通过科学、合理的设计,可实现更加高效、节能的生产过程,大大提高生产效率和质量,为工业生产带来更大的经济效益。
乙烯——乙烷精馏塔设计
乙烯——乙烷精馏塔设计过程工艺与设备课程设计乙烯——乙烷精馏塔设计设计日期:2014年6月25日班级:化高1102班*名:**指导老师:***前言………………………………………………………………第一章任务书……………………………………………………第二章精馏过程工艺及设备概述………………………………第三章精馏塔工艺设计…………………………………………第四章再沸器的设计……………………………………………第五章辅助设备的设计…………………………………………第六章管路设计…………………………………………………第七章控制方案…………………………………………………附录主要符号说明……………………………………………参考资料……………………………………………………………精馏工艺的设计能够极大地体现学生对知识的应用能力,而设计说明书即是这种能力的结晶。
本设计说明书包括概述、流程简介、精馏塔、再沸器、辅助设备、管路设计和控制方案共7章。
说明中对精馏塔的设计计算做了详细的阐述,对于再沸器、辅助设备和管路的设计也做了正确的说明。
鉴于设计者经验有限,本设计中还存在一些错误,希望各位老师给予指正感谢老师的指导和参阅!(2)必要的检测手段为了随时了解操作情况及各设备的运行状况,及时地发现操作中存在问题并采取相应的措施予以解决,需在流程中的适当位置设置必要的测量仪表,以及时获取压力,温度等各项参数,从而间接了解运行情况。
另外。
常在特定地方设置人孔和手孔,以便定期检修各设备及检查装置的运行情况。
(3)调节装置由于实际生产过程中各种状态参数都不是定值,都会或多或少随着时间有所波动,应在适当位置设置一定数量的阀门进行调节,以保证达到生产要求,有时还可以根据需求设置双调节,即自动调节和手动调节两种调节方式并可以根据需要随时进行切换。
2.3、设备简介及选用所用设备主要包括精馏塔及再沸器和冷凝器。
1)、精馏塔精馏塔是一圆形筒体,塔内装有多层塔板或填料,塔中部适宜位置设有进料板。
精馏塔说明书
精馏塔说明书一、产品介绍精馏塔是一种用于分离液体混合物的设备,广泛应用于化工、石油、食品等领域。
本说明书将详细介绍精馏塔的结构、工作原理、操作方法以及注意事项。
二、结构与工作原理精馏塔主要由塔体、进料口、出料口、塔板、冷凝器、再沸器等组成。
其工作原理是基于物质的沸点差异,通过加热和冷凝的方式实现液体混合物的分离。
具体来说,精馏塔内的液体混合物经过加热后,部分组分会蒸发并随上升蒸汽进入塔顶的冷凝器,在那里被冷却液化。
而未蒸发的组分会继续留在塔内,通过再沸器加热后再次蒸发,如此反复,直至达到所需的分离效果。
三、操作方法1、开启前检查:检查精馏塔及相关设备是否完好,管道、阀门有无泄漏,冷凝器、再沸器是否正常工作。
2、开启进料口:将待分离的液体混合物加入进料口,注意流量控制,保持稳定。
3、开启加热系统:根据需要调整再沸器的加热温度,使液体混合物在塔内蒸发并上升至冷凝器。
4、开启冷凝器:调整冷凝器的冷却水流量,使上升的蒸汽在冷凝器中被液化。
5、收集产品:将冷凝器下方收集到的液体产品通过出料口导出。
6、调整操作参数:根据实际分离效果,调整加热温度、进料流量等参数,以达到最佳分离效果。
四、注意事项1、操作过程中要保持设备密封性良好,防止泄漏。
2、严格控制加热温度,防止过热引起物料分解或设备损坏。
3、定期检查设备及相关管道,发现泄漏或其他异常情况应及时处理。
4、在操作过程中要保持安全距离,避免直接接触高温设备和液体。
5、如遇紧急情况,应立即停车并采取相应措施。
五、维护与保养1、定期检查设备及相关管道的密封性,发现泄漏应及时处理。
2、定期清理设备内部杂物及沉积物,保持设备清洁。
3、定期检查加热系统和冷却系统的工作情况,确保设备正常运行。
4、根据实际使用情况,适时调整设备的操作参数,以达到最佳分离效果。
5、在停车期间,应对设备进行全面检查和维护,确保设备良好运行。
六、常见问题及解决方案1、分离效果不佳:可能是由于加热温度、进料流量等参数调整不当所致。
精馏塔设计设计说明书
(3)有效补强面积
a、有效宽度B
取大值
故
b、有效高度 外侧有效高度 确定
取小值
故:
内侧有效高度 确定
取小值
故:
(4)多余金属面积
a、筒体有效厚度取
筒体多余金属面积
b、接管多余金属面积
接管计算厚度:
接管多余金属面积::
c、接管焊缝区面积(焊角取6mm)
d、多余金属总面积
(5)所需另行补强面积
故
b、有效高度 外侧有效高度 确定
取小值
故:
内侧有效高度 确定
取小值
故:
(4)多余金属面积
a、筒体有效厚度取
筒体多余金属面积
b、接管多余金属面积
接管计算厚度
接管多余金属面积::
c、接管焊缝区面积(焊角取6mm)
d、多余金属总面积
(5)所需另行补强面积
(6)补强圈设计
根据接管公称DN100选用补强圈标准 取补强圈外径 ,内径 (C型)。因 ,补强圈在有效补强范围内
b、补强计算方法判别
开孔直径
本筒体开孔直径 ,满足等面积补强计算的适用条件,故可用等面积补强法进行开孔补强计算。
(2)开孔所需补强面积
a、筒体的计算厚度
由公式
得
对于碳素钢、低合金钢 不小于3mm,所以计算厚度 ,取腐蚀裕量 ,
筒体名义厚度:
B、开孔所需补强面积
强度削弱系数 , , 所以
出气管有效厚度为
要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度,要用连续精馏的方法,因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程,即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程,因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的,塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作,除精馏塔外,还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知,单有精馏塔还不能完成精馏操作,还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器,有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备,才能实现整个操作。
乙烯精馏塔的设计说明书
乙烯精馏塔的设计说明书7.1.1 设计任务由Aspen 模拟得到进料板上 S V =1.0310 (s m /3) S L =0.089141(s m /3) 气相密度V ρ=48.1423/m kg 液相密度L ρ=427.29(3/m kg 液体表面张力m σ= 2.982m mN /7.1.2 塔和塔板主要工艺尺寸计算塔板横截面的布置计算 1、塔径D 的计算参考《化工原理》(下册)表10-1,取板间距H T =0.61m =L h 0.13m H T -L h =0.61-0.13=0.48m 两相流动参数计算如下 LV F =VsLsLmVmρρ ∴LV F =(0.0891411.0310)(427.2948.142)2/1=0.258参考《化工原理》(下册)图10-42筛板的泛点关联得:C 20f =0.075f C =2.02020⎪⎭⎫ ⎝⎛σf C =0.22.9820.0750.0512620⎛⎫= ⎪⎝⎭u =f 5.02.02020⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛VVL f C ρρρσ=0.5427.2948.1420.0512648.142-⎛⎫ ⎪⎝⎭=0.1438(s m /) 本物系不易起泡,取泛点百分率为80%,可求出设计气速n u '=0.8⨯0.1438=0.1150 s m /所需的气体流通面积 /'Vs A n =n u '=1.0310/0.1150=8.96522m4 1.03103.380.7850.1150Vs D m u π'===⨯ 根据塔设备系列化规格,将D '圆整到D=3.6 m 作为初选塔径,因此重新校核流速u 22210.17363.6785.04m D A T =⨯==π 24V s 1.03100.1152(/s )D 0.7853.63.6n u m π===⨯⨯ 实际泛点百分率为0.11520.80110.1438n f u u == 选用单溢流,弓形降液管,不设进口堰。
精馏塔设计说明书(最全)
引言塔设备是化学工业,石油化工,生物化工,制药等生产过程中广泛采用的传质设备。
根据塔内气液接触构件的结构形式,可分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔为逐级接触式气液传质设备,塔内设置一定数量的塔板,气体以鼓泡形式或喷射形式通过塔板上的液层,正常条件下,气相为分散相,液相为连续相,气相组成呈阶梯变化,它具有结构简单,安装方便,压降低,操作弹性大,持液量小等优点,被广泛的使用。
本设计的目的是分离苯—甲苯的混合液,故选用板式塔。
设计方案的确定和流程说明1.塔板类型精馏塔的塔板类型共有三种:泡罩塔板,筛孔塔板,浮阀塔板。
浮阀塔板具有结构简单,制造方便,造价低等优点,且开孔率大,生产能力大,阀片可随气流量大小而上下浮动,故操作弹性大,气液接触时间长,因此塔板效率较高。
本设计采用浮阀塔板。
2. 加料方式加料方式共有两种:高位槽加料和泵直接加料。
采用泵直接加料,具有结构简单,安装方便等优点,而且可以引入自动控制系统来实时调节流量及流速。
故本设计采用泵直接加料。
3. 进料状况进料方式一般有两种:冷液进料及泡点进料。
对于冷液进料,当进料组成一定时,流量也一定,但受环境影响较大;而采用泡点进料,不仅较为方便,而且不受环境温度的影响,同时又能保证精馏段和提馏段塔径基本相等,制造方便。
故本设计采用泡点进料。
4. 塔顶冷凝方式苯和甲苯不反应,且容易冷凝,故塔顶采用全凝器,用水冷凝。
塔顶出来的气体温度不高,冷凝后的回流液和产品无需进一步冷却,选用全凝器符合要求。
5. 回流方式回流方式可分为重力回流和强制回流。
本设计所需塔板数较多,塔较高,为便于检修和清理,回流冷凝器不适宜塔顶安装,故采用强制回流。
6. 加热方式加热方式分为直接蒸气和间接蒸气加热。
直接蒸气加热在一定回流比条件下,塔底蒸气对回流液有稀释作用,从而会使理论塔板数增加,设备费用上升。
故本设计采用间接蒸气加热方式。
7. 操作压力苯和甲苯在常压下相对挥发度相差比较大,因此在常压下也能比较容易分离,故本设计采用常压精馏。
乙烯丙烯精馏塔设计
第四节裂解气深冷分离流程一、深冷分离流程二、脱甲烷塔及操作条件三、乙烯塔和丙烯塔(一)乙烯塔馏分经过加氢脱炔之后,进入乙烯塔进行精馏,塔顶得到乙烯产品,塔底产品为乙烷。
C2乙烯塔的重要性:乙烯的纯度要求要达到聚合级,冷量消耗大,乙烯塔在深冷分离装置中是一个比较关键的塔。
(乙烯塔是出乙烯产品的精馏塔)1.操作条件表1-33 乙烯塔操作条件表1-33(P76)是乙烯塔的操作条件。
从表中可以看出,乙烯塔的操作条件大体上可以分成两类:一类是低压法,塔的操作温度比较低;另一类是高压法,塔的操作温度比较高。
从图1-38(P77)可以看出:随着操作压力的增加,乙烯和乙烷的相对挥发度将减小;随着操作温度的增加,乙烯和乙烷的相对挥发度也减小。
由此可见,操作压力对相对挥发度有较大的影响,一般可以采取降低操作压力的办法来增大相对挥发度,从而使精馏塔的塔板数和回流比降低。
见图1-39。
操作压力降低以后,精馏塔的操作温度也降低,因而需要制冷剂的温度级位低,对精馏塔的材质有比较高的要求,从这些方面来看,操作压力低是不利的,还是高一些好。
操作压力的选择还要考虑乙烯的输送压力。
此外,压力的确定还要与整个流程相适应。
综上所述,乙烯塔操作压力的确定可有下列因素来决定:制冷的能量消耗、设备投资、产品乙烯的输送压力以及脱甲烷塔的操作压力等因素来决定的。
2.乙烯塔的改进由图1-40(P77)可以看出,精馏段靠近塔顶的塔板温度变化很小,而在提馏段各塔板的温度变化较大。
因此乙烯塔要求精馏段塔板数比较多,回流比也比较大。
乙烯塔的精馏段要求有较大的回流比,但是提馏段要求的回流比不大。
因此,近年来采用中间再沸器(或理解成中间换热器、中间加热器)的办法来回收冷量。
这种方法可以节省冷量约17%(占整个乙烯塔冷量的17%)。
这是乙烯塔的一个改进。
见图1-41(P78)。
例如,乙烯塔的操作压力为1.9MPa,塔底温度为-5℃,可以用丙烯蒸汽作为再沸器的热源,这样即可以将丙烯蒸汽冷凝成为丙烯液体,又可以回收了塔底的冷量。
乙烯乙烷精馏工艺设计说明书
化工原理课程设计乙烯-乙烷精馏塔工艺设计说明书学院(系):化工与环境生命学部专业:能源化学工程学生姓名:杨旭学号:201341260指导教师:董宏光评阅教师:完成日期:2016年7月7日目录第 1章概述......................................................... - 4 - 第2章方案流程简介..................................... 错误!未定义书签。
2.1精馏装置流程................................................. - 5 -2.2 工艺流程........................................ 错误!未定义书签。
2.2.1工艺流程............................................... - 5 -2.2.2能量利用............................................... - 5 -2.3 设备选用........................................ 错误!未定义书签。
2.4 处理能力及产品质量要求.......................... 错误!未定义书签。
2.5 设计的目的和意义 - 6 -第3章精馏塔工艺设计............................................... - 6 -3.1 设计条件.................................................... - 6 -3.1.1 工艺条件............................................... - 6 -3.1.2 操作条件:............................................ - 7 -3.1.3 塔板形式:............................................. - 7 -3.1.4 处理量:............................................... - 7 -3.1.5 安装地点:............................................. - 7 -3.1.6 塔板设计位置:......................................... - 7 -3.2 物料衡算及热量衡算........................................ - 7 -3.2.1 物料衡算.............................................. - 7 -3.2.2 热量衡算.............................................. - 8 -3.3 塔板数的计算............................................ - 8 -3.3.1相对挥发度的查取....................................... - 8 -3.3.2最小回流比计算:....................................... - 9 -3.3.3 逐板计算过程:....................................... - 10 -3.4 精馏塔工艺设计............................................. - 10 -3.4.1 物性数据.............................................. - 10 -3.4.2 板间距和塔径的初步选取................................ - 11 -3.4.3校核.................................................. - 11 -3.4.4塔板负荷性能图........................................ - 13 -3.4.4 塔高的计算............................................ - 14 - 第4章再沸器的设计................................................ - 15 -4.1设计任务与设计条件.......................................... - 15 -4.1.1再沸器的选择.......................................... - 15 -4.1.2再沸器壳程与管程的设计................................ - 15 -4.1.3物性数据.............................................. - 15 -4.3 传热系数的校核............................................. - 17 -4.3.1显热段传热系数KL ...................................... - 17 -4.3.2 蒸发段传热系数KE计算................................. - 18 -4.3.3显热段及蒸发段长度.................................... - 19 -4.3.4传热系数.............................................. - 19 -4.3.5传热面积裕度:........................................ - 19 -4.4 循环流量校核............................................ - 19 -4.4.1循环系统推动力:...................................... - 19 -4.4.2循环阻力⊿Pf:........................................ - 20 - 第5章辅助设备设计................................................ - 22 -5.1 辅助容器的设计............................................ - 22 -5.1.1进料罐(低温高压贮料)................................ - 22 -5.1.2回流罐(-17℃低温保存)............................... - 23 -5.1.3塔顶产品罐(-17℃低温保存)........................... - 23 -5.1.4 釜液罐(4℃低温保存)................................. - 23 -5.2泵的设计.................................................... - 23 -5.2.1进料泵................................................ - 23 -5.2.2回流泵................................................ - 24 -5.2.3釜液泵................................................ - 25 - 第6章管路设计.................................................... - 27 - 第7章控制方案.................................................... - 28 - 第8章经济分析 - 31- 第9章设计评述及心得 - 33 -附录一主要符号说明................................................ - 28 - 附录二第一次逐板计算数据............................... 错误!未定义书签。
精馏塔设计说明书
精馏塔设计说明书1.1 塔型选择根据生产任务,若按年工作日330天,每天开动设备24小时,由于产品粘度较小,流量较大,为减少造价,降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响,提高生产效率,选用浮阀塔。
1.2 有关的工艺计算 1.2.1 精馏塔的物料衡算以年工作日为330天,每天开车24小时计,进料量为:3200000101104/3302422.86F kmol h ⨯==⨯⨯由全塔的物料衡算方程可写出: 总物料 F D W =+易挥发组分 F D W Fx Dx Wx =+将0.1736,0.8182,0.0004,1104FD W kmolx x x F h ====代入全塔物料衡算方程得:D=234 kmol h ,W=870 kmol h塔顶易挥发组分的回收率=100%99.99%DFDx Fx ⨯= 塔底难挥发组分的回收率=(1)100%95.28%(1)W F W x F x -⨯=-1.2.2 塔板数的确定1.2.2.1 最小回流比及操作回流比的确定由于是泡点进料,0.1736e F x x ==,即过点(0.1736,0.1736)做直线0.1736x =交平衡线于点e ,由点e 可读得0.495e y =,因此:min 0.81820.4951.00560.4950.1736D e e e x y R y x --===--R (适宜)=(1.1~2)min R所以可取操作回流比 1.5R =理论塔板数的确定精馏段操作线方程:10.60.32711D n n n x Ry x x R R +=+=+++ 提馏段操作线方程:1 2.490.0006n m W m L W y x x x L W L W+''=-=-''--回流比R=1,则 1.557.8986.835kmol L RD h ==⨯=;因为是饱和液体进料,则q=1,86.835273.4360.235kmol L L F h'=+=+=q 线方程:0.1736x =在~y x 相图中分别画出上述直线,利用图解法可以求出T N =13 块(含塔釜)其中,精馏段11块,提馏2段块。
乙烯—乙烷精馏塔的设计方案
乙烯—乙烷精馏塔的设计方案引言:乙烯和乙烷是工业中常见的烃类化合物,它们具有不同的物理和化学性质,因此在工业上常需要对乙烯-乙烷混合物进行分离和纯化。
乙烯-乙烷精馏塔是一种常用的分离设备,本文将对其设计方案进行详细介绍。
一、设计要求:1.实现乙烯和乙烷的高效分离和纯化。
2.提高塔的操作灵活性和适应性,能够处理不同乙烯-乙烷混合物的工况。
3.提高产量、降低能耗和提高产品质量。
二、设计流程:1.塔的结构设计:乙烯-乙烷精馏塔一般采用塔板或填料两种结构,根据具体的生产工艺和经济效益进行选择。
2.塔内部组件设计:包括塔板、填料、液体收集器、气体分配器等组件的设计。
根据实际工艺要求和操作条件选择合适的组件类型和布置方式,以实现高效的气液传质和分离。
3.冷凝器设计:冷凝器用于冷凝乙烯和乙烷,将其转化为液体。
冷凝器的设计要考虑冷却介质的选择、冷凝器的尺寸和传热效果,以及冷凝液的回收和处理方式等。
4.除气系统设计:除气系统用于去除塔中的非可溶气体,以保证塔的正常运行。
除气系统的设计要考虑气体排放标准、操作灵活性以及能耗等因素。
5.控制系统设计:乙烯-乙烷精馏塔的控制系统包括温度、压力、流量和液位等参数的监测和控制。
合理设计控制系统可以提高塔的稳定性和操作性能。
三、设计计算:1.传热计算:根据输送介质的性质和其他工艺参数,计算冷凝器的传热面积和冷却介质的需求量。
2.塔板或填料的选择和计算:根据实际工艺要求和流体性质,选择合适的塔板或填料,并进行塔板和填料的数量和尺寸的计算。
3.塔内压降计算:根据塔板或填料的压降特性和流体的物理性质,计算塔内的压降,以确定塔的风阻和操作条件。
四、设计经济考虑:1.成本评估:考虑到设备采购、安装和维护等各方面的费用,进行整体的设备成本评估。
2.能耗分析:通过对设备的设计和操作参数的综合考虑,评估设备的能耗情况,并提出降低能耗的措施。
3.收益评估:根据分离纯化后的乙烯和乙烷的价格和市场需求,进行产量和销售收益的预估。
乙烯——乙烷精馏装置设计任务书1
过程工艺与设备课程设计任务书(一)乙烯——乙烷精馏装置设计学生姓名 班级 学号 表1中圈上序号的设计方案包括了个人本次课程设计的参数。
一、设计条件工艺条件:饱和液体进料,进料乙烯含量%65x f =(摩尔百分数)塔顶乙烯含量%99x D =,釜液乙烯含量%1≤w x ,总板效率为0.6。
操作条件:建议塔顶操作压力2.5MPa(表压)。
安装地点:大连。
其他条件见表1。
表1设计方案续表1续表1续表1续表1续表1二、工艺设计要求1 完成精馏塔的工艺设计计算;(1) 塔高、塔径(2) 溢流装置的设计(3) 塔盘布置(4) 塔盘流动性能的校核(5) 负荷性能图2 完成塔底再沸器的设计计算;3 管路尺寸的确定、管路阻力计算及泵的选择;4 其余辅助设备的计算及选型;5 控制仪表的选择参数;6 对此设计方案进行初步的经济分析;7 用3#图纸绘制带控制点的工艺流程图及主要设备(精馏塔或再沸器)的工艺条件图各一张;(塔板设计位置为塔顶的同学完成精馏塔的工艺条件图;塔板设计位置为塔底的同学完成再沸器的工艺条件图。
)8 编写设计说明书。
三、其它要求1.本课程的设计说明书分两本装订,第一本为工艺设计说明书,第二本为机械设计说明书。
2.1-2周完成工艺设计后,将工艺设计说明书交上来,计算结果表经指导教师审核签字合格后,方可进行3-4周的机械设计(注:应用化学专业只进行工艺设计)。
3.图纸一律用计算机(电子图板)出图。
4.本课程要求独立完成,发现抄袭行为取消该门成绩。
最终成绩由工艺设计、机械设计的完成情况和最后的考试(核)情况综合给定。
四、参考资料1.《化工单元过程及设备课程设计》,匡国柱、史启才主编,化学工业出版社,2002年。
2.《化学化工物性数据手册》(有机卷),刘光启、马连湘、刘杰主编,化学工业出版社,2002年。
3.《化工物性算图手册》,刘光启、马连湘、刘杰主编,化学工业出版社,2002年。
4.《石油化工基础数据手册》,卢焕章,刘光启、马连湘、刘杰主编,化学工业出版社,1982年。
乙烯精制塔设计
1、塔设备设计1.1、精馏塔类型选择乙烯精制塔因为处理量大、要求。
通过对填料塔和板式塔的比较后,初步选择板式塔,进一步其产品规格要求其要有稳定的分离效果,操作弹性要求也较高,通过对比浮阀塔、筛板塔、泡罩塔最终选择浮阀塔,浮阀采用F1重型浮阀。
1.2、设计条件从ASPEN中导出气液相分布如表所示:表1 塔内气液相分布其中,编号为1的塔板为塔顶冷凝器,编号为62的塔板为塔底再沸器,进料板为编号为25.进料为0.03286622m 3/s,塔顶出料0.03039536 m 3/s ,出料为0.00253397 m 3/s ,进料为全液相进料。
由上表所示,精馏段和提馏段气相和液相流量差别不大,可直接设计成等径塔。
由Aspen 获得的数据算得流量、密度、粘度、表面张力平均值如下表所示。
表2 各参数平均值1.3、塔工艺计算初选板间距0.6m =T H ,板上液层高度0.08L h m =气液两相流动参数:查图得C 20=0.080,矫正到表面张力为0.007374N/m 时的C ,即泛点速度 0.214(/)===fm s u取 '0.70.2140.80.171 /==⨯=f u u m s流通截面积2S V 2.157'=12.6'0.171μ==A m 选取塔板上的液体流动方式为双流型,并取/0.65=w l D 。
查得/0.070=f T A A ,即有:所以 4.116==D m 因此圆整为4.2m ,则精馏段空塔气速为:选择双流型塔盘,安定区'50S W = 边缘区0.06C W m =(1)溢流装置因为塔径较大,所以只设置出口堰、进口堰和受液盘,并选用双溢流型弓型降液管。
A 、堰长w l因已经取/0.65=w l D ,所以0.65 4.2 2.73=⨯=w l m 塔板截面积220.78513.85T A D m ==外堰 20.995f A m =,查图0.130dW D=,所以0.546d W m =内堰 20.9952 1.99f A m =⨯=,所以0.49d W m=。
精馏塔课程设计说明书
精馏塔课程设计说明书精馏塔课程设计说明书一、课程设计目的本次课程设计旨在让学生深入了解精馏塔的工作原理、设计方法和工程应用,掌握精馏塔的设计步骤和技巧,提高学生的实践能力和创新能力。
二、课程设计内容本次课程设计的主要内容包括:1. 精馏塔工作原理和流程分析;2. 精馏塔设计计算方法;3. 精馏塔设备选型和结构设计;4. 精馏塔的模拟和优化。
三、课程设计流程1. 前期准备:学生需要收集有关精馏塔的文献和资料,了解精馏塔的基本原理和设计方法,并进行市场调研,了解市场需求和行业发展状况。
2. 中期报告:学生需要根据课程设计的具体要求,撰写精馏塔设计分析报告,包括精馏塔工作原理、流程分析、设计计算方法、设备选型和结构设计等内容。
3. 课程设计答辩:学生需要根据中期报告的内容,进行精馏塔设计答辩,回答评委老师的提问和质疑,展示自己的设计思路和创新能力。
四、课程设计成果通过本次课程设计,学生需要最终实现以下成果:1. 熟练掌握精馏塔的工作原理和设计方法;2. 能够独立完成精馏塔的设计和计算;3. 具备良好的团队合作和沟通能力,能够参与实际的工程设计和项目开发。
五、课程设计拓展1. 精馏塔的设计计算主要包括以下步骤:(1) 确定精馏塔的流程和分离要求;(2) 计算精馏塔的尺寸和负荷;(3) 选择精馏塔的设备型号和材料;(4) 进行精馏塔的模拟和优化。
2. 精馏塔的选型和结构设计需要考虑的因素包括:(1) 分离目标和分离效率;(2) 设备材质和耐腐蚀性能;(3) 设备制造工艺和安装要求;(4) 设备效率和节能降耗。
3. 精馏塔的应用领域广泛,涉及到化工、石油、医药、食品等多个领域。
在设计精馏塔时,需要考虑市场需求和行业发展趋势,以便更好地满足行业需求和用户体验。
乙烯乙烷-精馏塔设计格式
课程设计(乙烯-乙烷精馏塔及辅助设备设计)班级:姓名:学号:指导老师:设计日期:成绩:目录前言 (x)第一章精馏过程工艺及设备概述 (x)第二章精馏塔工艺设计 (x)第三章再沸器的设计 (x)第四章辅助设备及管路的设计 (x)第五章控制方案 (x)附录一主要符号说明 (x)附录二参考文献 (x)前言本设计说明书包括概述、精馏塔、再沸器、辅助设备及管路设计及控制方案共5章内容。
说明书中对精馏塔的设计计算做了详细的阐述,对于再沸器、辅助设备和管路的设计也做了正确的说明。
鉴于本人经验有限,设计中难免存在错误和不妥之处,希望老师给予指正。
感谢老师的指导和参阅!第一章、精馏过程工艺及设备概述精馏是分离液体混合物(含可液化的气体混合物)最常用的一种单元操作,在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。
精馏过程在能量剂驱动下(有时加质量剂),使气、液两相多次直接接触和分离,利用液相混合物中各组分挥发度不同,使易挥发组分由液相向气相转移,难挥发组分由气相向液相转移,实现原料混合液中各组分的分离。
该过程是同时传热、传质的过程。
为实现精馏过程,必须为该过程提供物流的贮存、输送、传热、分离、控制等的设备、仪表。
1.精馏装置流程精馏就是通过多级蒸馏,使混合气、液两相经过多次混合接触和分离,并进行质量和热量的传递,是混合物中的组分达到高程度的分离,进而得到高纯度的产品。
其流程如下:原料(乙烯和乙烷混和液体)经过料管由精馏塔的某一位置(进料板处)流入精馏塔内,开始精馏操作,塔底设再沸器加热釜液中的液体,产生蒸汽通过塔板的筛孔上升,与沿降液管下降并横向流过塔板的液体在各级筛板上错流接触并进行传热及传质,釜液定期作为塔底产品输出;塔顶设冷凝器使上升的蒸汽部分冷凝回流,其余作为塔顶产品输出精馏塔。
2.工艺流程(1)精馏装置必须在实弹的位置设置一定数量不同容积的原料储罐,泵和各种换热器,以暂时储存,运输和预热(或冷却)所用原料,从而保证精馏装置能连续稳定的运行。
乙烯乙烷-精馏塔设计格式资料
课程设计(乙烯-乙烷精馏塔及辅助设备设计)班级:姓名:学号:指导老师:设计日期:成绩:目录前言 (x)第一章精馏过程工艺及设备概述 (x)第二章精馏塔工艺设计 (x)第三章再沸器的设计 (x)第四章辅助设备及管路的设计 (x)第五章控制方案 (x)附录一主要符号说明 (x)附录二参考文献 (x)前言本设计说明书包括概述、精馏塔、再沸器、辅助设备及管路设计及控制方案共5章内容。
说明书中对精馏塔的设计计算做了详细的阐述,对于再沸器、辅助设备和管路的设计也做了正确的说明。
鉴于本人经验有限,设计中难免存在错误和不妥之处,希望老师给予指正。
感谢老师的指导和参阅!第一章、精馏过程工艺及设备概述精馏是分离液体混合物(含可液化的气体混合物)最常用的一种单元操作,在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。
精馏过程在能量剂驱动下(有时加质量剂),使气、液两相多次直接接触和分离,利用液相混合物中各组分挥发度不同,使易挥发组分由液相向气相转移,难挥发组分由气相向液相转移,实现原料混合液中各组分的分离。
该过程是同时传热、传质的过程。
为实现精馏过程,必须为该过程提供物流的贮存、输送、传热、分离、控制等的设备、仪表。
1.精馏装置流程精馏就是通过多级蒸馏,使混合气、液两相经过多次混合接触和分离,并进行质量和热量的传递,是混合物中的组分达到高程度的分离,进而得到高纯度的产品。
其流程如下:原料(乙烯和乙烷混和液体)经过料管由精馏塔的某一位置(进料板处)流入精馏塔内,开始精馏操作,塔底设再沸器加热釜液中的液体,产生蒸汽通过塔板的筛孔上升,与沿降液管下降并横向流过塔板的液体在各级筛板上错流接触并进行传热及传质,釜液定期作为塔底产品输出;塔顶设冷凝器使上升的蒸汽部分冷凝回流,其余作为塔顶产品输出精馏塔。
2.工艺流程(1)精馏装置必须在实弹的位置设置一定数量不同容积的原料储罐,泵和各种换热器,以暂时储存,运输和预热(或冷却)所用原料,从而保证精馏装置能连续稳定的运行。
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乙烯精馏塔的设计说明书7.1.1 设计任务由Aspen 模拟得到进料板上 S V =1.0310 (s m /3) S L =0.089141(s m /3) 气相密度V ρ=48.1423/m kg 液相密度L ρ=427.29(3/m kg 液体表面张力m σ= 2.982m mN /7.1.2 塔和塔板主要工艺尺寸计算塔板横截面的布置计算 1、塔径D 的计算参考《化工原理》(下册)表10-1,取板间距H T =0.61m =L h 0.13m H T -L h =0.61-0.13=0.48m 两相流动参数计算如下 LV F =VsLsLmVmρρ ∴LV F =(0.0891411.0310)(427.2948.142)2/1=0.258参考《化工原理》(下册)图10-42筛板的泛点关联得:C 20f =0.075f C =2.02020⎪⎭⎫ ⎝⎛σf C =0.22.9820.0750.0512620⎛⎫= ⎪⎝⎭u =f 5.02.02020⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛VVL f C ρρρσ=0.5427.2948.1420.0512648.142-⎛⎫ ⎪⎝⎭=0.1438(s m /) 本物系不易起泡,取泛点百分率为80%,可求出设计气速n u '=0.8⨯0.1438=0.1150 s m /所需的气体流通面积 /'Vs A n =n u '=1.0310/0.1150=8.96522m4 1.03103.380.7850.1150Vs D m u π'===⨯ 根据塔设备系列化规格,将D '圆整到D=3.6 m 作为初选塔径,因此重新校核流速u 22210.17363.6785.04m D A T =⨯==π 24V s 1.03100.1152(/s )D 0.7853.63.6n u m π===⨯⨯ 实际泛点百分率为0.11520.80110.1438n f u u == 选用单溢流,弓形降液管,不设进口堰。
因为弓形降液管具有较大容积,又能充分利用塔面积,且单溢流液体流径长,塔板效率高,结构简单. (1)溢流装置取堰长w l =0.77D=0.77×3.6=2.772m, 选择平流溢流堰 出口堰高=w h OW L h h -,已取L h =0.13 W h 0=2.84×310-E 3/2)(wh l L 近似取 E=1.0W h 0=2.84×310-×1.0 ×(3600×0.10310/2.772)2/3=0.06746m =w h OW L h h -=0.13-0.06746=0.06254m 取=w h 0.05。
∴h L =h W +h OW =0.05+0.06746=0.1175m 修正后h L 对u n 影响不大,顾塔径计算不用修正. (2) 降液管宽度W d 与降液管面积A f 由w l /D=0.77查化工原理的图得:Wd/D=0.180 Wd=0.18*3.6=0.648 m∴120.0=Tf A A 22 1.2213.64120.0m A f =⨯⨯=π(3) 降液管底隙高度h O因物系较清洁,不会有脏物堵塞降液管底隙,取液体通过降液管底隙速度ou '=0.08m/s. m u l Ls h ow o 024.080.0772.2089141.0=⨯='⋅=>(0.02-0.025) ,取h o =0.6m (3)塔板布置取安定区宽度W S =0.07m, 取边缘区宽度W C =0.05m801.0=DW dd W =0.648m ()()3.60.6480.071.08222d S D x W W m =-+=-+=m W Dr C 51.705.01.82=-=-= 可得鼓泡区面积 ⎪⎭⎫⎝⎛+-=-r x r x r x A a 1222sin1802π )( 7.05911.751.082s i n 1.751801.0821.751.082221222m =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+-=-π(3)筛板数n 与开孔率ϕ 初取mm d o 13=,0.4=od t呈正三角形排列 t =mm 52130.4=⨯ 依下式计算塔板上的开孔率ϕ=ϕ0567.04907.0/907.0220==)(d t =5.67% 则每层塔板上的开孔面积o A 为: 27.05910.05670.4002o a A A m ϕ==⨯= n =4200d A π=a 221.155 1.1557.05913016(0.052A t ⨯==孔) 7.1.3 筛板能校塔流体力学校核板压降的校核 气体通过筛板压降相当的液柱高度:h p =h c +h L +h σ (1)干板压降相当的液柱高度 取板厚mm 3=δ,231.00.130.3==od δ,0.40020.0403210.17362 1.221o T f A A A ==--⨯查《化工原理图》(下册)图10-45o o C -d -,δϕ得:C o =0.7100 1.03102.5760.4002s V u A ===m/s22001148.142 2.5760.0696229.81427.290.72v S d L v h m g A C ρρ⎛⎫⨯⨯⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⨯⨯⨯⎝⎭⎝⎭(2)气体穿过板上液层压降相当的液柱高度h l ,按面积a A 计算的气体速度 a V 1.03100.146(/)A a 7.0591s u m s === 相应的气体动能因子 0.50.50.14648.1421.0130a a F u ρ==⨯= 查《化工原理》(下册)图10-46 得:β=0.68 ()()0.680.050.067460.07987l w o w L h h h h m ββ=+==⨯+=液柱 (3)克服液体表面张力压降相当的液柱高度h σh δ=-230440.2982100.0002199.819.81427.291310L m d σρ-⨯⨯==⨯⨯⨯ ∴气相板压降 0.0696+0.07987=0.f d l h h h m=+= 液相在降液管内阻力损失2-4W O Ls 0.153=9.7910l h f h ⎛⎫∑=⨯ ⎪⎝⎭其液面落差∆可忽略不计,即 0=∆ 降液管内当量清夜层高度-4d w ow f f H +h +0.05+0.06746+0.1495+9.7910+0=0.2679h h h m =++∑∆=⨯气体通过每层塔板的液体高度p 0.1497d l h h h h m σ=++=气体通过每层塔板的压降pa 627.50427.299.810.1497g h p L p =⨯⨯==∆ρ 液沫夹带量的校核通常限制液沫夹带量不超过10%,泛点百分率为0.8f l 3.25a 3.263-5=2.5h =2.5h 5.710H 5.7100.11522.982100.610 2.50.680.133.89210/w ow v Tf H u e H Kg Kg βσ---⎛⎫⨯= ⎪ ⎪-⎝⎭⨯⎛⎫= ⎪⨯-⨯⨯⎝⎭=⨯(+h )液气<0.1Kg 液/Kg 气,同样得到:液沫夹带量不超过10%故在设计负荷下不会发生过量液沫夹带。
溢流液泛条件的校核溢流管中的当量清液高度可由式2153.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∑o w Sf hl L h 计 液体沿筛板流动时,阻力损失很小,其液面落差∆可忽略不计,即 0=∆。
由降液管内的当量清液高度:-4d w ow f f H +h +0.05+0.06746+0.1495+9.7910+0=0.2679h h h m=++∑∆=⨯由于物系不易起泡,取φ=0.5,则降液管内泡沫层高度:0.2679(h )0.5(0.610.05)0.33d T W H H m ϕ=<+=⨯+=不会产生溢流液泛。
液体在降液管内停留时间的校核 降液管内的停留时间 d 1.2210.2679=3.670.089141f sA H s L τ⨯==>3s故不会产生严重的气泡夹带。
漏液点的校核 漏液点的孔速为:v L L o ow h h C u ρρσ/)13.00056.0(4.4-+==4.40.71(0.00560.130.130.000219)427.29/48.142⨯+⨯-⨯ =1.389(m/s ) 筛孔气速 00 1.0310 2.5760.4002s V u A ===塔板稳定系数 2.576 1.85 1.51.389o ow u k u ===> 表明具有足够的操作弹性。
根据以上各项流体力学验算,可认为设计的塔径及各工艺尺寸合适。
7.1.3 塔板负荷性能图注:以下计算常用3/23)(1084.2w h ow l L E h -⨯=得)(~s ow L h ,E ~~5.2wh l L经验计算, 取E=1.0 则3/23)2.772(0.11084.2h ow L h ⨯⨯⨯=-(1)漏液线(气相负荷下限线) u ow =oS A V min.代入下式求漏液点气速式: u ow =4.4C o v L L h h ρρδ/]13.00056.0[-+ow u min=oS A V OW L h h +=w h 165.4835.419]0117.013.0)08.33600(1084.213.005.013.00056.0[4.4323⨯-⨯⨯⨯+⨯+=-S O S L C V 将A o =0.4002代入上式并整理得: SV m i n=1.25022/30.105450.3901S L +据上式,取若干个S L 值计算相应S V 值,见表1-1,作漏液线(1) (参见图)表6-1 sm L S 33,10-⨯ 0.0012 0.05 0.110 s m V S 3,0.3030.4100.474(2)过量液沫夹带线依下式计算: v e =σ6107.5-⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-f T a h H u 3.2式中:a u =f T S A A V -=8.9526SV =S V 0.1117 h ow =2.84⨯103-E (w h l L )3/2h f =2.5h l=5.2(h w +h ow )=338.0050.0(0.685.2+⨯⨯)3/2SL =3/20.575085.0SL +令v e =0.1kg 液/kg 气,由σ= 2.982 m N /, H T =0.610m代入式(2-1)得:0.1=65.7102.982-⨯(3/20.5750.085610.00.1117SS L V --)2.3 整理得: 2/316.1917.73S SV L =-在操作范围中,任取几个S L 值,根据上式算出S V 值列于表1-2中:表6-2,S L s m 3 0.0012 0.05 0.110 ,S V s m 315.9913.7812.12依表中数据在作出过量液沫夹带线(1)(参见图) (3)液相上限线取液体在降液管中停留时间为3秒。