化工原理课程设计丙烯丙烷筛板精馏塔

1、化工原理课程设计丙烯-丙烷精馏装置设计处理量：60kmol/h产品质量：（以丙稀摩尔百分数计） 进 料：Xf = 65%塔顶产品：Xd= 98% 塔底产品：x w<2% 安装地点：总板效率：0.6塔板位置：塔底 塔板形式：筛板回流比：1.2班 级：姓 名：学 号：指导老师：设计日期：成 绩：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 计和控制方案共七章。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。鉴于本人经验有限，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！目录第一章 精馏过程工艺设计概述 -

2、 1 -一、概述 -.1. -二、工艺设计基本内容 -.1. -1、塔型选择 - 1 -2、板型选择 - 1 -3、进料状态 - 2 -4、回流比 - 2 -5、加热剂和再沸器的选择 - 2 -6、冷凝器和冷却剂选择 - 3 -三、工艺流程（见丙烯丙烷工艺流程图） -.3 -第二章 筛板塔的工艺设计 - 4 -一、物性数据的确定 -.4. -1、塔顶、塔底温度确定 - 4 -2、回流比计算 - 5 -3、全塔物料衡算 - 5 -4、逐板计算塔板数 - 6 -5、确定实际塔底压力、板数： - 6 -二、塔板设计 -.7. -1、塔高计算 - 7 -2、塔径计算 - 7 -3、塔板布置和其余结构尺

3、寸的选取 - 8 -4、塔板校核 - 9 -5、负荷性能图 - 11 -第三章 立式热虹吸再沸器的工艺设计 - 14 -一、设计条件及物性参数 -.14 -二、工艺设计 -.1. 4-1、估算再沸器面积 - 14 -2、传热系数校核 - 15 -3、循环流量校核 - 18 -第四章 管路设计 - 22 -一、物料参数 -.2. 2-二、设计 -.2.2 -第五章 辅助设备的设计 - 24 -一、储罐设计 -.2. 4-二、传热设备 -.2. 5-三、泵的设计 -.2. 6-第六章 控 制 方 案 - 30 -附录 1.理论塔板数计算 - 31 -附录 2.过程工艺与设备课程设计任务书 - 33

4、 -附录 3.主要说明符号 - 37 -参考资料： - 38 -第一章 精馏过程工艺设计概述一、概述化学工程项目的建设过程就是将化学工业范畴的某些设想， 实现为一个序列 化的、能够达到预期目的的可安全稳定生产的工业生产装置。 化学工程项目建设 过程大致可以分为四个阶段： 1）项目可行性研究阶段 2）工程设计阶段 3）项目 的施工阶段 4）项目的开车、考核及验收单元设备及单元过程设计原则： 1）技术的先进性和可靠性 2）过程的经济 性 3 ）过程的安全性 4 ）清洁生产 5）过程的可操作性和可控制性蒸馏是分离液体混合物 （含可液化的气体混合物） 常用的一种单元操作， 在 化工、炼油、石油化工等工

5、业中得到广泛的应用。其中，简单蒸馏与平衡蒸馏只 能将混合物进行初步的分离。 为了获得较高纯度的产品， 应使得混合物的气、 液 两相经过多次混合接触和分离， 使之得到更高程度的分离， 这一目标可采用精馏 的方法予以实现。精馏过程在能量剂驱动下， 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，实现原料中 各组分的分离。该过程是同时进行的传质、传热的过程。为实现精馏过程，必须 为该过程提供物流的存储、输送、传热、分离、控制等的设备、仪表。由这些设 备、仪表等构成精馏过程的生产系统，即所要设计的精馏装置。二、工艺设计基本内容1、

6、塔型选择一个精馏塔的分离能力或分离出的产品纯度如何， 与原料体系的性质、 操作 条件以及塔的性能有关。实现精馏过程的气、液传质设备，主要有两大类，板式 塔和填料塔。本设计选取的是板式塔，相比较而言，在塔效率上，板式塔效率稳定；在液 气比方面， 板式塔适应范围较达， 而填料塔则对液体喷淋量有一定要求； 在安装 维修方面，板式塔相对比较容易进行；由于所设计的塔径较大，所以在造价上， 板式塔比填料塔更经济一些；而且，板式塔的重量较轻，所以，在本次设计中， 设计者选择了板式塔。在众多类型的板式塔中， 设计者选择了溢流型筛板塔， 相比较其它类型的板 式塔，溢流型筛板塔价格低廉，装卸方便，而且金属消耗量少

7、，非常适合板间距 小、效率较高而且塔单位体积生产能力大的分离要求， 同时其操作弹性大、 阻力 降小、液沫夹带量少以及板上滞液量少的优点也为之提供了广阔的应用市场， 这 些都是设计者选择其作为分离设备的原因。2、板型选择 板式塔大致分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛 板等；（ 2）无降液管的塔板，如穿流式筛板、穿流式波纹板等。工业应用较多的 是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。本设计为筛板塔， 其优点是结构简单， 制造维修方便， 造价低，气体压降小， 板上液面落差小， 相同条件下生产能力高于浮阀塔， 塔板效率接近浮阀塔。 其缺 点是稳定操作范围窄， 小孔径筛板易堵

8、塞， 不适宜处理粘度性大的、 脏的和带固 体粒子的料液。操作压力精馏操作可以在常压、 加压或减压下进行， 操作压力的大小应根据经济上的 合理性和物料的性质来决定。 提压操作可以减少气相体积流量， 增加塔的生产能 力，但也使物系的相对挥发度降低，不利分离，回流比增加或塔高增加，同时还 使再沸器所用的热源品位增加， 导致操作费用与设备费用的增加。 对于我们所要 处理的丙烯 丙烷物系来说， 加压操作是有利的。 因为本次设计中， 塔顶蒸汽要 作为热源，所以当我们在 1.6MPa 的绝对压力下进行操作时，精馏塔内塔顶温度 为42.99C,塔底温度为51.22C,这使得我们在冷凝器中可以使用品位较低的冷

9、剂，再沸器可以使用品位较低廉价的热源， 这样反而降低了能耗， 也就降低了操 作费用。3、进料状态 进料可以是过冷液体、饱和液体、饱和蒸汽、气液混合物或过热蒸汽。不同 的进料状态对塔的热流量、 塔径和所需的塔板数都有一定的影响, 通常进料的热 状态由前一工序的原料的热状态决定。 从设计的角度来看, 如果进料为过冷液体, 则可以考虑加原料预热器,将原料预热至泡点,以饱和液态进料。这样,进料为 饱和液体，汽化每摩尔进料所需热量等于 r。这时，精馏段和提馏段的气相流率 接近,两段的塔径可以相同,便于设计和制造,另外,操作上也易于控制。对冷 进料的预热器， 可采用比再沸器热源温位低的其他热源或工艺物流作

10、为热源， 从 而减少过冷液体进料时再沸器热流量， 节省高品位的热能， 降低系统的有效能损 失，使系统的用能趋于合理。但是，预热进料导致提馏段气、液流量同时减少， 从而引起提馏段液气比的增加， 为此削弱了提馏段各板的分离能力， 使其所需的 塔板数增加。4、回流比回流比是精馏塔的重要参数， 它不仅影响塔的设备费还影响到其操作费。 对总成本的不利和有利影响同时存在， 只是看哪种影响占主导。 根据物系的相对 挥发度与进料状态及组成我们可以算出达到分离要求所需的最小回流比为Rmin=11.02。由经验操作，回流比为最小回流比的1.22.0倍，根据任务书要求， 取回流比系数为 1.2，所以计算时所用的回流比为 R=13.22。5、加热剂和再沸器的选择再沸器的热源一般采用饱和水蒸气，因为其相对容易生产、输送、控制，并且具有较高的冷凝潜热和较大的表面传热系数。 所以，设计者在本次设计中采用 的是100C下的饱和水蒸气（1个标准大气压）。我们所要分离的物系为丙烯 丙烷，加热剂热水不能与塔内物料混合， 故采用间壁式换热器。本设计采用立式热虹吸式再沸器，