1、化工原理課程設計丙烯-丙烷精餾裝置設計處理量：60kmol/h產品質量：（以丙稀摩爾百分數計） 進 料：Xf = 65%塔頂產品：Xd= 98% 塔底產品：x w<2% 安裝地點：總板效率：0.6塔板位置：塔底 塔板形式：篩板回流比：1.2班 級：姓 名：學 號：指導老師：設計日期：成 績：本設計說明書包括概述、流程簡介、精餾塔、再沸器、輔助設備、管路設 計和控制方案共七章。說明中對精餾塔的設計計算做了詳細的闡述， 對于再沸器、 輔助設備和管路 的設計也做了正確的說明。鑒于本人經驗有限，本設計中還存在許多錯誤，希望各位老師給予指正感謝老師的指導和參閱！目錄第一章 精餾過程工藝設計概述 -

2、 1 -一、概述 -.1. -二、工藝設計基本內容 -.1. -1、塔型選擇 - 1 -2、板型選擇 - 1 -3、進料狀態 - 2 -4、回流比 - 2 -5、加熱劑和再沸器的選擇 - 2 -6、冷凝器和冷卻劑選擇 - 3 -三、工藝流程（見丙烯丙烷工藝流程圖） -.3 -第二章 篩板塔的工藝設計 - 4 -一、物性數據的確定 -.4. -1、塔頂、塔底溫度確定 - 4 -2、回流比計算 - 5 -3、全塔物料衡算 - 5 -4、逐板計算塔板數 - 6 -5、確定實際塔底壓力、板數： - 6 -二、塔板設計 -.7. -1、塔高計算 - 7 -2、塔徑計算 - 7 -3、塔板布置和其余結構尺

3、寸的選取 - 8 -4、塔板校核 - 9 -5、負荷性能圖 - 11 -第三章 立式熱虹吸再沸器的工藝設計 - 14 -一、設計條件及物性參數 -.14 -二、工藝設計 -.1. 4-1、估算再沸器面積 - 14 -2、傳熱系數校核 - 15 -3、循環流量校核 - 18 -第四章 管路設計 - 22 -一、物料參數 -.2. 2-二、設計 -.2.2 -第五章 輔助設備的設計 - 24 -一、儲罐設計 -.2. 4-二、傳熱設備 -.2. 5-三、泵的設計 -.2. 6-第六章 控 制 方 案 - 30 -附錄 1.理論塔板數計算 - 31 -附錄 2.過程工藝與設備課程設計任務書 - 33

4、 -附錄 3.主要說明符號 - 37 -參考資料： - 38 -第一章 精餾過程工藝設計概述一、概述化學工程項目的建設過程就是將化學工業范疇的某些設想， 實現為一個序列 化的、能夠達到預期目的的可安全穩定生產的工業生產裝置。 化學工程項目建設 過程大致可以分為四個階段： 1）項目可行性研究階段 2）工程設計階段 3）項目 的施工階段 4）項目的開車、考核及驗收單元設備及單元過程設計原則： 1）技術的先進性和可靠性 2）過程的經濟 性 3 ）過程的安全性 4 ）清潔生產 5）過程的可操作性和可控制性蒸餾是分離液體混合物 （含可液化的氣體混合物） 常用的一種單元操作， 在 化工、煉油、石油化工等工

5、業中得到廣泛的應用。其中，簡單蒸餾與平衡蒸餾只 能將混合物進行初步的分離。 為了獲得較高純度的產品， 應使得混合物的氣、 液 兩相經過多次混合接觸和分離， 使之得到更高程度的分離， 這一目標可采用精餾 的方法予以實現。精餾過程在能量劑驅動下， 使氣、 液兩相多次直接接觸和分離， 利用液相混 合物中各組分由液相向氣相轉移，難揮發組分由 ' 氣相向液相轉移，實現原料中 各組分的分離。該過程是同時進行的傳質、傳熱的過程。為實現精餾過程，必須 為該過程提供物流的存儲、輸送、傳熱、分離、控制等的設備、儀表。由這些設 備、儀表等構成精餾過程的生產系統，即所要設計的精餾裝置。二、工藝設計基本內容1、

6、塔型選擇一個精餾塔的分離能力或分離出的產品純度如何， 與原料體系的性質、 操作 條件以及塔的性能有關。實現精餾過程的氣、液傳質設備，主要有兩大類，板式 塔和填料塔。本設計選取的是板式塔，相比較而言，在塔效率上，板式塔效率穩定；在液 氣比方面， 板式塔適應范圍較達， 而填料塔則對液體噴淋量有一定要求； 在安裝 維修方面，板式塔相對比較容易進行；由于所設計的塔徑較大，所以在造價上， 板式塔比填料塔更經濟一些；而且，板式塔的重量較輕，所以，在本次設計中， 設計者選擇了板式塔。在眾多類型的板式塔中， 設計者選擇了溢流型篩板塔， 相比較其它類型的板 式塔，溢流型篩板塔價格低廉，裝卸方便，而且金屬消耗量少

7、，非常適合板間距 小、效率較高而且塔單位體積生產能力大的分離要求， 同時其操作彈性大、 阻力 降小、液沫夾帶量少以及板上滯液量少的優點也為之提供了廣闊的應用市場， 這 些都是設計者選擇其作為分離設備的原因。2、板型選擇 板式塔大致分為兩類：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮閥、篩板、導向篩 板等；（ 2）無降液管的塔板，如穿流式篩板、穿流式波紋板等。工業應用較多的 是有降液管的塔板，如浮閥、篩板、泡罩塔板等。本設計為篩板塔， 其優點是結構簡單， 制造維修方便， 造價低，氣體壓降小， 板上液面落差小， 相同條件下生產能力高于浮閥塔， 塔板效率接近浮閥塔。 其缺 點是穩定操作范圍窄， 小孔徑篩板易堵

8、塞， 不適宜處理粘度性大的、 臟的和帶固 體粒子的料液。操作壓力精餾操作可以在常壓、 加壓或減壓下進行， 操作壓力的大小應根據經濟上的 合理性和物料的性質來決定。 提壓操作可以減少氣相體積流量， 增加塔的生產能 力，但也使物系的相對揮發度降低，不利分離，回流比增加或塔高增加，同時還 使再沸器所用的熱源品位增加， 導致操作費用與設備費用的增加。 對于我們所要 處理的丙烯 丙烷物系來說， 加壓操作是有利的。 因為本次設計中， 塔頂蒸汽要 作為熱源，所以當我們在 1.6MPa 的絕對壓力下進行操作時，精餾塔內塔頂溫度 為42.99C,塔底溫度為51.22C,這使得我們在冷凝器中可以使用品位較低的冷

9、劑，再沸器可以使用品位較低廉價的熱源， 這樣反而降低了能耗， 也就降低了操 作費用。3、進料狀態 進料可以是過冷液體、飽和液體、飽和蒸汽、氣液混合物或過熱蒸汽。不同 的進料狀態對塔的熱流量、 塔徑和所需的塔板數都有一定的影響, 通常進料的熱 狀態由前一工序的原料的熱狀態決定。 從設計的角度來看, 如果進料為過冷液體, 則可以考慮加原料預熱器,將原料預熱至泡點,以飽和液態進料。這樣,進料為 飽和液體，汽化每摩爾進料所需熱量等于 r。這時，精餾段和提餾段的氣相流率 接近,兩段的塔徑可以相同,便于設計和制造,另外,操作上也易于控制。對冷 進料的預熱器， 可采用比再沸器熱源溫位低的其他熱源或工藝物流作

10、為熱源， 從 而減少過冷液體進料時再沸器熱流量， 節省高品位的熱能， 降低系統的有效能損 失，使系統的用能趨于合理。但是，預熱進料導致提餾段氣、液流量同時減少， 從而引起提餾段液氣比的增加， 為此削弱了提餾段各板的分離能力， 使其所需的 塔板數增加。4、回流比回流比是精餾塔的重要參數， 它不僅影響塔的設備費還影響到其操作費。 對總成本的不利和有利影響同時存在， 只是看哪種影響占主導。 根據物系的相對 揮發度與進料狀態及組成我們可以算出達到分離要求所需的最小回流比為Rmin=11.02。由經驗操作，回流比為最小回流比的1.22.0倍，根據任務書要求， 取回流比系數為 1.2，所以計算時所用的回流比為 R=13.22。5、加熱劑和再沸器的選擇再沸器的熱源一般采用飽和水蒸氣，因為其相對容易生產、輸送、控制，并且具有較高的冷凝潛熱和較大的表面傳熱系數。 所以，設計者在本次設計中采用 的是100C下的飽和水蒸氣（1個標準大氣壓）。我們所要分離的物系為丙烯 丙烷，加熱劑熱水不能與塔內物料混合， 故采用間壁式換熱器。本設計采用立式熱虹吸式再沸器，