1、安装地点:大连。其他条件见表1。表1设计方案序号12345678塔板设计位置塔顶塔板形式筛板处理量(kmol/h)100140180回流比系数R/Rmin1.31.51.7续表1910111213141516浮阀21017181920212223242526272829303132塔底33343536373839404142434445464748二、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
2、型;5 控制仪表的选择参数;6 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。)7 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
3、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。5. 石油化工基础数据手册(续篇),马沛生,化学工业出版社,1993年。6. 石油化工设计手册,王松汉,化学工业出版社,2002年。指导教师 任务书下达日期 前言本精馏塔极其辅助设备设计书包括概述,流程简介,
4、设计任务书,精馏塔设计,再沸器设计,辅助设备设计,管路设计,控制方案,附录共九个部分。设计书中对筛板精馏塔和再沸器的设计做了详细的说明,对辅助设备和管路的设计做了简要说明。由于设计者经验有限,设计时间有限,因此有设计不妥之处在所难免,欢迎老师予以指正。感谢老师的指导。第一章 概述1.1精馏塔工艺设计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了广泛应用。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,利用也想混合物中各组挥发度的不同,使易挥发组分由液相向汽相转移,难挥发组分由汽相向液相转移,实现原料混合液中各组分的分
5、离。该过程是同时进行传热传质过程。常规或简单精馏塔设有一个进料口,进料位置将塔分为精馏段和提馏段两段,而在塔顶和塔底分别引出一股产品。精馏塔内,气、液两相的温度和压力自上而下逐渐增加,塔顶最低,塔底最高。本设计为筛板塔,筛板的突出优点是结构简单、造价低、塔板阻力小且效率高。但易漏液,易堵塞。然而经长期研究发现其尚能满足生产要求,目前应用较为广泛。本设计回流比为最小回流比的1.7倍,回流比增大虽然可以提高产品的质量,可以在塔顶产品纯度一定的情况下,减少塔板数,减少了设备费用,但是增加了能耗,综合各类因素,本设计回流比设计为最小回流比的1.7倍。1.2.再沸器再沸器是精馏装置的重要附属设备,用以将
6、塔底液体部分汽化后送回精馏塔,使塔内气液两相间的接触传质得以进行。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。立式热虹吸特点: 循环推动力:釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。 结构紧凑、占地面积小、传热系数高。 壳程不能机械清洗,不适宜高粘度、或脏的传热介质。 塔釜提供气液分离空间和缓冲区。1.3.冷凝器(设计从略)用以将塔顶蒸气冷凝成液体,部分冷凝液作塔顶产品,其余作回流液返回塔顶,使塔内气液两相间的接触传质得以进行,最常用的冷凝器是管壳式换热器。第二章 方案流程简介2.1.精馏装置流程 精馏就是通过多级蒸馏
7、,使混合气液两相经多次混合接触和分离,并进行质量和热量的传递,使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。流程如下:原料(乙稀和乙烷的混合液体)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。将塔顶蒸气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气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。2.2.工
8、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。设备选用 精馏塔选用筛板塔,配以立式热虹吸式再沸器。2.3.处理能力及产品质量乙烯乙烷物系
9、处理量:产品质量:(以乙稀摩尔百分数计)进料:塔顶产品:塔底产品:第三章精馏塔工艺设计3.1设计条件饱和液体进料进料乙烯含量:(摩尔百分数)塔顶乙烯含量:釜液乙烯含量:总板效率:0.61)塔顶操作压力:(表压)2)加热剂及加热方法:加热剂水加热方法间壁换热3)冷却剂:循环冷却水4)回流比系数:塔板形式: =140kmol/h3.2物料衡算及热量衡算3.2.1 物料衡算解得:塔内气、液相流量:1)精馏段:2)提馏段:3.2.2 热量衡算1)再沸器热流量:再沸器加热蒸气的质量流量:2)冷凝器热流量:冷凝器冷却剂的质量流量:3.3塔板数的计算1)相对挥发度的计算:塔顶操作压力(绝压): 泡点迭代计算
10、得在P-K-T图上,查得:则2)塔板数取塔顶温度压力下的各个物性参数,从化学化工物性数据手册和化工物性算图手册上查得:乙烷:气相密度;液相密度;液相表面张力乙烯:液相密度设实际塔板数为69设每块塔板的压差为100mm液柱塔底压力(绝压)由P-K-T图查得:;泡点进料:q线方程:精馏段操线方程:(精馏段)第 1 块塔板的气相组成y为:0.986255 液相组成x为:0.985565(精馏段)第 2 块塔板的气相组成y为:0.981697 液相组成x为:0.980192(精馏段)第 3 块塔板的气相组成y为:0.97617 液相组成x为:0.973677(精馏段)第 4 块塔板的气相组成y为:0.9695 液相组成x为:0.965814(精馏段)第 5 块塔板的气相组成y为:0.961
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