化工过程与设备课程设计--丙烯——丙烷精馏装置设计.docx

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1、化工过程与设备课程设计丙烯丙烷精镭装置设计XX刖百本设计说明书包括设计任务书、概述、精储塔工艺设计、再沸器设计、辅助设备的设计、管路设计、控制方案和设计心得和总结共8章。说明中对精镭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。鉴于设计者的经验和知识水平有限，设计中难免存在错误和不足之处，请老师给予指正！感谢老师的指导和参阅！关键词：化工原理，课程设计，精储塔，再沸器目录1 .设计任务书11.1 过程工艺与设备课程设计任务书（二）丙烯一一丙烷精微设计1111设计条件1112工艺设计要求1113其它要求1114参考资料22 .概述32.1 方案的确定和论证31.

2、1.1精僧塔32. 1.2再沸器33. 1.3冷凝器（设计从略）34. 1.4加热剂和冷却剂的选择45. 1.5回流比R的选取42.2工艺流程说明42.2.1精微装置流程42.2.2工艺流程42.2.3调节装置52. 3装置处理能力及产品质量53. 4设计的目的及意义53.精微塔工艺设计63.1 设计条件61. 1.1工艺条件63. 1.2操作条件64. 1.3其他条件63. 2物料衡算及热量衡算63. 2.1物料衡算63. 2.2热量衡算74. 3塔板数计算（试差法）73. 3.1相对挥发度计算74. 3.2回流比计算85. 3.3精微段操作方程86. 3.4提微段操作方程87. 3.5逐板

3、计数法求塔板数83.4板式塔的化工设计设计计算93.4.1精微塔物性参数（以塔底查取）93.4.2初估塔径103.4.3塔高的估算113.5溢流装置的设计113.5.1降液管（弓形）113.5.2溢流堰123.5.3受液盘和底隙123.6塔板布置和其余结构尺寸的选取123.6.1塔板及其布置123.6.2筛孔的尺寸和排列123.7塔板流动性能校核133.7.1液沫夹带量的校核133.7.2塔板阻力的计算和校核133.7.3降液管液泛校核133.7.4液体在降液管中的停留时间143.7.5严重漏液校核143.8塔板性能负荷图143. 8.1过量液沫夹带线144. 8.2液相下限线145. 8.3

4、严重漏液线156. 8.4液相上限线157. 8.5降液管液泛线158. 8.6设计点159. 8.7塔板负荷性能图164.再沸器设计174.1 设计任务与设计条件174.1.1 选用立式热虹吸式再沸器174.1.2 再沸器壳程与管程的设计174. 1.3物性数据174. 2估算设备尺寸184. 3传热能力校核184. 3.1显热段总传热系数KL184. 3.2蒸发段传热系数KE194. 3.3显热段及蒸发段长度204. 3.4传热系数214. 3.5传热面积裕度214. 4循环流量校核214. 4.1循环系统推动力2110. 4.2循环阻力APf215.辅助设备的设计245.1 辅助容器的设

5、计2411. 1.1进料罐（常温贮料，20）2412. .2回流罐（40）245.1.3播出产品罐（25C）245.1.4釜液罐（25C）245.2传热设备的设计255.2.1进料预热器255.2.2塔顶冷凝器255.2.3塔顶产品冷却器255.2.4釜液冷却器265.3泵的设计265. 3.1进料泵（两台，一用一备）266. 3.2回流泵（两台，一开一用）277. 3.3釜液泵（两台，一开一用）276 .管路设计291. 1进料管线296. 2塔顶蒸汽管297. 3塔顶产品管298. 4回流管299. 5釜液流出管3010. 6仪表接管3011. 7塔底蒸汽回流管307 .控制方案318 .

6、设计心得及总结32参考文献33附录134附录235附录336附录4381 .设计任务书1.1 过程工艺与设备课程设计任务书(二)丙烯一丙烷精储设计1.1.1 设计条件工艺条件：饱和液体进料，进料丙烯含量号=65%(摩尔百分数)塔顶丙烯含量与=98%,釜液丙烯含量2%,总板效率为0.6。操作条件：建议塔顶操作压力1.62MPa(表压)。安装地点：大连。塔板设计位置：塔底。塔板形式：筛板。处理量：60kmol/ho回流比系数R/Rmin：1.2。2 .1.2工艺设计要求1完成精储塔的工艺设计计算；(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

7、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(精储塔或再沸器)的工艺条件图各一张；(塔板设计位置为塔底，完成再沸器的工艺条件图)7编写设计说明书。113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，计算结果表经指导老师审核签字合格后，方可进行3-4周的机械设计。(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、机械设计的完成情况

8、和最后的考试(核)情况给定。1.1.4参考资料(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,2009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：吴雪梅、潘艳秋任务书下达日期2014年6月23日2.概述精储是分离过程

9、中的重要单元操作之一，所用设备主要包括精微塔，再沸器和冷凝器。2.1 方案的确定和论证2.1.1 精储塔精储塔是精储装置的主体核心设备，气、液两相在塔内多级逆向接触进行传质、传热，实现混合物的分离。精微塔是一圆形筒体，塔内装有多层塔板或填料，塔中部适宜位置设有进料板。两相在塔板上相互接触时，液相被加热，液相中易挥发组分向气相中转移；气相被部分冷凝，气相中难挥发组分向液相中转移，从而使混合物中的组分得到高程度的分离。对于双组分精储用一个精储塔，分别从塔顶、塔底获得轻、重组分产品显然分离序列是唯一的。当n个组分的混合物通过精储方法获取n个产品，则需要(nT)个精储塔，通过不同的组合可得到2(n-l

10、)!/n!(11-1)!个分离序列。常规或简单精储塔设有一个进料口,进料位置将塔分为精储段和提储段两段,而在塔顶和塔底分别引出一股产品。精僧塔内，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。2.1.2 再沸器作用：用以将塔底液体部分汽化后送回精储塔，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

11、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。2.1.3 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。2.1.4 加热剂和冷却剂的选择加热剂：水蒸气加热方法：壁间换热冷却剂：循环冷却水丙烯一一丙烷系统在精馈过程中，塔底温度大约为53C,加热剂可选用热水或蒸汽，而热水比蒸汽节省能耗，故加热剂选择热水，而塔顶温度大约为42,冷却剂可选用循环冷却水。2.1.5 回流比R的选取根据任务书给定比

12、例RRmin=l.2,确定回流比R。2.2工艺流程说明2.2.1精储装置流程精储就是通过多级蒸储，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。其流程如下：原料（丙稀和丙烷的混合液体）经进料管由精储塔中的某一位置（进料板处）流入塔内，开始精储操作；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，称为馈出物。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

13、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. 2.2工艺流程（1）物料的储存和运输精储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、液位等各项参数。另外，常在特定地方设置人孔和手孔，以便定期的检测维修。2. 2.3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

14、式并存，且随时进行切换。3. 3装置处理能力及产品质量处理量：60kmolh产品质量：（以两稀摩尔百分数计）进料：xf=65%塔顶产品：%d=98%塔底产品：xw2%2. 4设计的目的及意义锻炼学生的综合能力：资料查阅、知识综合应用、理论计算、设备选型、绘制图形、编写说明书等。培养工程观念：理论一小试一放大。3.精储塔工艺设计3.1 设计条件3.1.1 工艺条件饱和液体进料，进料丙烯含量勺=65%(摩尔百分数)塔顶丙烯含量XD=98%,釜液丙烯含量XW2%,总板效率为0.6。3.1.2 操作条件(1)塔顶操作压力：P=1.62MPa(表压)(2)加热剂及加热方法：加热剂水蒸气加热方法一一间壁换热(3)冷却剂：循环冷却水(4)回流比系数：RRmin=l.23.1.3 其他条件(1)塔板形式：筛板(2)处理量：60kmol/h(3)安装地点：大连(4)塔板设计位置：塔底3. 2物料衡算及热衡算3.1.1 物料衡算(1)已知条件：Xf=65%；xd=98%；xw=2%；qnF=60kmolho(2)求摩尔流量：QnF=q11D+QnW解得：QnD=39.375cnoqn