精馏塔-浮阀塔板课程设计

湘潭大学化工学院

专业课程设计任务书

设计题目：年产10万吨环氧丙烷浮阀精馏塔设计

姓名：杜思思专业：化学工程与工艺

指导教师：李勇飞系主任：

一、主要内容及基本要求

（一）设计任务：

1、生产能力：年产环氧丙烷（PO）100000吨

2 、质量标准：纯环氧丙烷含量98.79％（质量分数，下同）

（二）设计条件（均为质量组成）：

1、料液组成：环氧丙烷：90.45％，甲醇：9.55％；

2、料液温度：泡点；

3、加热蒸汽：0 .4Mpa（表）饱和蒸气；

（三）工艺要求：

1、操作方式：常压，连续；

2、年生产时间：8000小时；

3、环氧丙烷回收率：99％；

4、泡点回流；

（四）设计要求

1、精馏塔的物料衡算、（热量衡算）；

2、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；

3、精馏塔的塔体工艺尺寸计算；

4、浮阀塔的结构设计；

5、塔板流体力学验算、塔板负荷性能图；

6、（确定精馏塔冷凝器和再沸器的换热面积，并选型；）

7、确定料液泵、回流泵和产品泵的型号、接管尺寸；

8、编写设计说明书，绘制工艺流程图与主体设备装配图，要求见院有关要求。

二、进度安排

三、应收集的资料及主要参考文献

1. 姚玉英，陈常贵，柴诚敬. 化工原理（第二版）[M]. 天津：天津大学出版，2004.

2. 王静康. 化工过程设计[M]. 北京：化学工业出版社，2006

3. 钱颂文. 换热器设计手册[S]. 北京：化学工业出版社，2002.

4. 王红林，陈砺. 化工设计[M]. 广州：华南理工大学出版社，200

5.

5. 贾绍义，柴诚敬. 化工原理课程设计[M]. 北京：化学工业出版社，2002.

6. 王汉松. 石油化工设计手册[S]. 北京：化学工业出版社，2002.

7. 杨基和，蒋培华.化工工程设计概论[M]. 北京：中国石化出版社，2005.

8. 时均, 汪家鼎, 余国琮, 陈敏恒. 化学工程手册[M]. 北京：化学工业出版社.1996.

目录

摘要...................................................................................................................... I V 绪论....................................................................................................................... V 第一章流程及流程说明.. (1)

第二章精馏塔的工艺设计 (2)

2.1产品的浓度 (2)

2.2最小回流比确定 (2)

2.3物料衡算 (2)

2.4 实际板数的计算 (2)

第三章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (4)

3.1 物性数据的计算 (4)

3.2精馏塔主要工艺尺寸的计算 (5)

第四章能量衡算 (13)

第五章塔附加组件的确定 (15)

5.1 料液泵的确定 (15)

5.2 智能选泵结果 (16)

5.3 泵选型一览表 (16)

课程设计心得体会 (17)

主要符号说明 (18)

摘要

在此筛板精馏塔分离环氧丙烷-甲醇的设计中，给定的条件为：

进料量为F=272.7kmol/h

塔顶组成为：0.98

x=

D

进料馏出液组成为：0.91

x=

F

塔釜组成:

x =0.03

W

加料热状态:q=1

塔顶操作压强:101.3kPa

P=(表压)

首先利用Aspen Plus V7.2，根据精馏塔的物料衡算，求得D和W，并通过优化确定最小回流比；再根据软件内置算法，求得精馏塔理论板数。最后，根据相对挥发度以及奥康奈尔公式求的板效率，继而求得实际板数，确定加料位置。

然后进行精馏段和提馏段的设计工艺计算，求得各工艺尺寸，确定精馏塔设备结构。继而对浮阀的流体力学进行验算，检验是否符合精馏塔设备的要求，作出塔板负荷性能图，对精馏塔的工艺条件进行适当的调整，使其处于最佳的工作状态。

第二步进行塔顶泵的设计计算。

关键词：

环氧丙烷-甲醇精馏负荷性能图精馏塔设备结构塔附属设备

下图为连续精馏过程简图：

进料

绪论

在本设计中我们使用浮阀塔，浮阀塔的突出优点是浮阀塔有处理能力大、操作弹性大、塔板液面易于控制、结构简单安装方便，易于调整、雾沫夹带量小。

浮阀与泡罩板的差别在于取消了泡罩与升气管，而直接在板上开很多带浮阀的孔。操作时气体以高速通过小孔上升，液体则通过降液管流到下一层板，而浮阀能很好地控制气速，给塔以很大的操作弹性。并且分散成泡的气体使板上液层成为强烈湍动的泡沫层，有利于气液相充分接触。

相同条件下，浮阀塔生产能力比泡罩塔高10%—15%，板效率亦约高10%—15%，适用于加压及常压下的气液传质过程；塔板效率较高，但稍低于浮阀塔。具有较高的操作弹性，但稍低于泡罩塔。其缺点是费用较高，安装较困难。

第一章流程及流程说明

本设计任务为分离环氧丙烷—甲醇混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.9倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。

任务书上规定的生产任务长期固定，适宜采用连续精流流程。贮罐中的原料液用机泵加入精馏塔；塔釜再沸器用低压蒸汽作为热源加热料液；精馏塔塔顶设有全凝器，冷凝液部分利用重力泡点回流；部分连续采出到产品罐。具体流程如下图所示：

环氧丙烷回流

环氧丙烷环氧丙烷产品

与甲醇混合物