丙烯—丙烷板式精馏塔设计1讲解
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过程工艺与设备课程设计
丙烯——丙烷精馏塔设计
课程名称:化工原理课程设计
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前言
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,本设计中还存在许多错误,希望各位老师给予指正
感谢老师的指导和参阅!
目录
第一节:标题 丙烯—丙烷板式精馏塔设计
第二节:丙烯—丙烷板式精馏塔设计任务书
第三节:精馏方案简介
第四节:精馏工艺流程草图及说明
第五节:精馏工艺计算及主体设备设计
第六节:辅助设备的计算及选型
第七节:设计结果一览表
第八节:对本设计的评述
第九节:工艺流程简图
第十节:参考文献
第一章 任务书
设计条件
1、
工艺条件: 饱和液体进料
进料丙烯含量%65x F (摩尔百分数)。
塔顶丙烯含量%
x
98
≥
D
釜液丙烯含量%
≤
x
2
W
总板效率为0.6
2、操作条件:
塔顶操作压力1.62MPa(表压)
加热剂及加热方法:加热剂——热水
加热方法——间壁换热冷却剂:循环冷却水
回流比系数:R/Rmin=1.2
3、塔板形式:浮阀
4、处理量:F=50kml/h
5、安装地点:烟台
6、塔板设计位置:塔顶
安装地点:烟台。
处理量:64kmol/h
产品质量:进料65%
塔顶产品98%
塔底产品<2%
1、工艺条件:丙烯—丙烷
饱和液体进料
进料丙烯含量65% (摩尔百分数)
塔顶丙烯含量98%
釜液丙烯含量<2%
总板效率为0.6
2、操作条件:
塔顶操作压力1.62MPa(表压)
加热剂及加热方法:
加热剂——热水
加热方法——间壁换热
冷却剂:循环冷却水
回流比系数:1.2 1.4 1.6
3、塔板形式:浮阀
4、处理量:F=64kml/h
5、安装地点:烟台
6、塔板设计位置:塔顶
第二章精馏过程工艺及设备概述
精馏是分离液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
原料(丙烯和丙烷的混合液体)经进料管由精馏塔中的某一位置(进料板处)流入塔内,开始精馏操作;当釜中的料液建立起适当液位时,再沸器进行加热,使之部分汽化返回塔内。气相沿塔上升直至塔顶,由塔顶冷凝器将其进行全部或部分冷凝。将塔顶蒸汽凝液部分作为塔顶产品取出,称为馏出物。另一部分凝液作为回流返回塔顶。回流液从塔顶沿塔流下,在下降过程中与来自塔底的上升蒸汽多次逆向接触和分离。当流至塔底时,被再沸器加热部分汽化,其气相返回塔内作为气相回流,而其液相则作为塔底产品采出。
2,、工艺流程
(1)物料的储存和运输
精馏过程必须在适当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,从而保证装置能连续稳定的运行。
(2)必要的检测手段
为了方便解决操作中的问题,需在流程中的适当位置设置必要的仪表,以及时获取压力,温度等各项参数。
另外,常在特定地方设置人孔和手孔,以便定期的检测维修。 (3)调节装置
由于实际生产中各状态参数都不是定值,应在适当的位置放置一定数量的阀门进行调节,以保证达到生产要求,可设双调节,即自动和手动两种调节方式并存,且随时进行切换。 3、设备简介及选用
精馏塔选用浮筏塔,配以立式热虹吸式再沸器。 (1)精馏塔
精馏塔是一种圆形筒体,塔内装有多层塔板或填料,塔中部适宜位置没有进料板。本设计为浮筏塔,它已广泛的应用于精馏,吸收,解吸等过程。其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮筏,可以根据气体或液体的大小上下浮动,自动调节。 (2)再沸器
再沸器的作用是将塔底液体部分汽化后送回精馏塔,使塔内汽液两相间接触传质得以进行。本设计采用立式热虹吸式再沸器,它是一垂直放置的管壳式换热器。液体在自下而上通过换热器管程时部分汽化,由在壳程内的载热体供热。
第三章 精馏塔工艺设计
第一节 设计条件
1、
工艺条件:
饱和液体进料,进料丙烯含量%65x F = (摩尔百分数)。
塔顶丙烯含量%98x D ≥ ,釜液丙烯含量%2x W ≤ ,总板效率为0.6。 2、操作条件:
(1)塔顶操作压力1.62MPa(表压) 加热剂及加热方法:加热剂——热水
加热方法——间壁换热
冷却剂:循环冷却水
回流比系数:R/Rmin=1.2 3、塔板形式:浮阀 4、处理量:F=50kml/h 5、安装地点:烟台 6、塔板设计位置:塔顶
第二节 精馏过程工艺计算 1、全塔物料衡算
q nDh +q nWh =q nFh
q nDh x d +q nWh x w =q nFh x f
解得: q nDh =32.81kmol/h ; q nWh =17.19kmol/h 2、塔顶、塔底温度确定
①、塔顶压力Pt=1620+101.325=1721.325KPa ;
假设塔顶温度Tto=316K 经泡点迭代计算得塔顶温度Tt=316.145K
查P-T-K 图 得K A 、K B 因为Y A =0.98
()0006.01/1/1x
=---⨯=-=
∑B A A A n
i
i
K Y K Y ε
结果小于10-3。
所以假设正确,得出塔顶温度为316.145。用同样的计算,可以求出其他塔板温度。
α1=KA/KB=1.15 ②、塔底温度
设NT=120(含塔釜)则NP=(NT-1)/0.6 =198 按每块阻力降100液柱计算 p L =470kg/m 3
则P 底=P 顶+120×100×9.8÷1000 =1838.925KPa
假设塔顶温度Tto=324K 经泡点迭代计算得塔顶温度T=324.37K
查P-T-K 图 得K A 、K B 因为X A =0.02
()0004.01/11y
=---⨯=-=
∑B A A A n
i
i
K X K X ε
结果小于10-3。
所以假设正确,得出塔顶温度为324.37。用同样的计算,可以求出其他塔板温度。
α2=KA/KB=1.116
所以相对挥发度α=(α1+α2)/2=1.133 3、回流比计算
泡点进料:q=1
q 线:x=xf = 65%