丙烯—丙烷板式精馏塔设计1详解

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%