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）
＝65％
进料：x
f
塔顶产品：x
＝98％
D
≤2％
塔底产品: x
w
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：
前言
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................................... - 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 (14)
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 (22)
二、设计 (22)
第五章辅助设备的设计........................................ - 24 -
一、储罐设计 (24)
二、传热设备 (25)
三、泵的设计 (26)
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 -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、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，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42.99℃，塔底温度为51.22℃，这使得我们在冷凝器中可以使用品位较低的冷剂，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1.2~2.0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100℃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，该再沸器是利用塔底单相釜液与换热管内气液混合物的密度差形成循环推动力，构成工艺物流在精馏塔底与再沸器间的流动循环。这种再沸器具有传热系数高，结构紧凑，安装方便，釜液在加热段停留时间短，不易结垢，调节方便，占地面积小，设备及运行费用低等显著优点。但由于结构上的原因，壳程不易清洗，因此不适宜用于高粘度的液体或较脏的加热
介质。同时由于是立式安装，因而，增加了塔的裙座高度。
6、冷凝器和冷却剂选择
本设计用水作为冷却剂。
冷凝器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。精馏塔选用筛板塔，配合使用立式虹热吸式再沸器
三、工艺流程（见丙烯——丙烷工艺流程图）
由P-101A/B泵将要分离的丙烯—丙烷混合物从原料罐V-101引出，送入塔T-101中。T-101塔所需的热量由再沸器E-102加入，驱动精馏过程后，其热量由冷凝器E-102从塔顶移出，使塔顶蒸汽全部冷凝。凝液一部分经回流泵P-103A/B一部分送至T-101塔顶作为回流，余下部分作为产品送入丙烯产品罐V-104中。T-101塔排出的釜液，由泵P-102A/B送入丙烷产品罐V-103中。
第二章 筛板塔的工艺设计
设计条件
工艺条件：饱和液体进料，进料量丙烯含量x f =65%（摩尔百分数） 塔顶丙烯含量D x =98%，釜液丙烯含量w x ≤2%，总板效率为0.6。 操作条件：建议塔顶压力1.62MPa （表压） 安装地点：大连 塔板设计位置
塔板形式
处理量（kmol/h ）
回流比系数R/R min
塔顶
筛板
60
1.4
一、物性数据的确定
1、塔顶、塔底温度确定
①、塔顶压力Pt=1620+101.325=1721.325KPa ；
假设塔顶温度Tto=316K 经泡点迭代计算得塔顶温度Tt=316.145K
查P-T-K 图 得K A 、K B 因为Y A =0.98
()0006.01/1/1x
=---?=-=
∑B A A A n
i
i
K Y K Y ε
结果小于10-3。
所以假设正确，得出塔顶温度为316.145。用同样的计算，可以求出其他塔板温度。
α1=KA/KB=1.15 ②、塔底温度
设NT=128（含塔釜）则NP=(NT-1)/NT=213 按每块阻力降100液柱计算 p L =470kg/m 3
则P 底=P 顶+NP*hf*p L *g=1620+101.325+213*0.1*470*9.81/1000 =1885KPa
假设塔顶温度Tto=324K 经泡点迭代计算得塔顶温度T=324.37K
查P-T-K 图 得K A 、K B 因为X A =0.02
()0004.01/11y
=---?=-=
∑B A A A n
i
i
K X K X ε
结果小于10-3。
所以假设正确，得出塔顶温度为324.37。用同样的计算，可以求出其他塔
板温度。
α2=KA/KB=1.112
所以相对挥发度α=（α1+α2）/2=1.131
2、回流比计算
泡点进料：q=1
q 线：x=xf = 65%
2.0115
.60-8.608
.60-8.90min ==--=
e e e D x y y x R
代入数据，解得 xe=0.65;ye=0.677; R=1.2Rmin=13.2189;
3、全塔物料衡算
q nDh +q nWh =q nFh
q nDh x d +q nWh x w =q nFh x f
解得： q nDh =39.375kmol/h ; q nWh =20.625kmol/h
塔内气、液相流量：
精馏段：q nLh =Rq nDh ; q nVh =(R+1)q nDh
提留段：q nLh ’= q nLh +q ×q nFh ; q nVh ’= q nVh -(1-q) × q nFh
代入回流比R 得： 精馏段：
q nLh =520.494kmol/h ；q nVh =559.869kmol/h ；
提馏段 ：
q nLh ’=580.494 kmol/h ；q nVh ’=559.869 kmol/h ；
M =x f ·M A +(1-x f )·M B =0.65×42＋0.35×44=42.7kg/kmol M D =x d ·M A +(1-x d )·M B =0.98×42＋0.02×44=42.04kg/kmol M W =x w ·M A +(1-x w )·M B =0.02×42＋0.98×44=43.96kg/kmol
x x x x y 131.0
113.11)1(1+=-+=αα
q mfs= q nfh ×M/3600=0.7117kg/s q mDs= q nDh ×M D /3600=0.4598 kg/s q nWs =q nWh ×M W /3600=0.25 kg/s q mLs =R ×q mDs =6.078 kg/s q mVs =(R+1) q mDs =6.538 kg/s
q mLS ’= q mLs +q × q mfs =6.7899 kg/s q mVs ’= q mVs -(1-q) × q mfs =6.538 kg/s 4、逐板计算塔板数
精馏段：
y 1=x D =0.98
n
n
n n n y y y y x 0.1311.131)1(-=--=
αα
直至x i < x f 理论进料位置：第51块板 进入提馏段：
n
n
n n n y y y y x 0.1311.131)1(-=--=
αα
000736779.0683x 3.01q q y n n F 1-=-+--++=
+n W nW
nF L nW
n nW nF L n nL n x q qq q x q qq qq q
直至x n < x W 计算结束。理论板数：Nt=128（含釜）
由excel 计算的如表附录1.
5、确定实际塔底压力、板数：
进料板Nf=i/0.6=101, 实际板数Np=[(Nt-1)/0.6]+1=213； 塔底压力Pb=Pt+0.47×9.81×0.1×213（Np ）=1819KPa; （0.47为塔顶丙烯密度）
8922
6.0029679.0111+=+++=+n D n n x R x
x R R y
二、塔板设计
1、塔高计算
取塔板间距H T =0.45m
塔的有效高度Z=H T ×(NP-1)=0.45×212=95.4 顶部高度取1.3m
釜液高度取2m ，液面-板取0.6m
每20块板设一人孔，则共有10个人孔，人孔高为0.6m 10*0.6=6m 进料板与上一板间距为2H T =0.9m
塔体高度=塔有效高度Z+顶部高度+底部高度+其他 =95.4+1.3+(2+0.6)+6+(0.9-0.45) =106
2、塔径计算
塔顶压力 温度 气相密度 液相密度 液相表面张力 1721.325KPa 42.995 26kg/ m 3
470kg/ m 3
4.76mN/m 塔底压力 温度 气相密度 液相密度 液相表面张力 1885
52.22
35kg/ m 3
447kg/ m 3
3.6 mN/m
气相流量：q mVs =6.538kg/s q VVs =q mVs /ρv =0.25146m 3
/s
液相流量：q mLs =6.0782kg/s q VLs =q mLs /ρL =0.0129m 3
/s
两相流动参数： =0.219 初选塔板间距 H T =0.45m,查《化工原理》（下册）P237筛板塔泛点关联图，得：C 20=0.062
所以，气体负荷因子： =0.0465
液泛气速： ＝0.1923m/s 取泛点率0.7
则操作气速：u = 泛点率 ×uf=0.135 m/s
气体流道截面积： =1.868 m 2
选取单流型弓形降液管塔板，取Ad / AT =0.103;(查书164) 则A / AT=1- Ad / AT =0.897
L
V
m m s V s V LV q q q q F ρρρρVs Ls V L V L =
=2
.02020??
?
??=σC C V
V L
f C u ρρρ-=u
q A VVs
=
截面积: AT=A/0.88=2.0828 m 2
塔径： =1.628m
圆整后，取D=1.7m
符合化工原理书P237表10.2.6及P231表10.2.2的要求。
塔板实际结构参数校正：
实际面积： =2.2698 m2 降液管截面积：Ad=AT ×0.103= 0.233m2
气体流道截面积：A=AT-Ad=2.036 m2
实际操作气速： = 0.124 m/s 实际泛点率：u / uf =0.6423（要求在0.6-0.8之间）
降液管流速u d =q vLs /A d =0.55
3、塔板布置和其余结构尺寸的选取
取进、出口安定区宽度m b b s s 1.0'==；边缘宽度m
b c 05.0=
根据
103.0=T d A A ，由《化工原理》图10.2.23可查得16.0=D
b
d ， 故降液管宽度m D b d 272.07.116.016.0=?== 由
m
b D
r m b b D x r
x
r x r x A c s d a 8.005.085.02478.0)1.0272.0(24.1)(2)arcsin 180(22
22=-=-==+-=+-=+-=π
故，有效传质区面积 2628.0m A a = 取筛孔直径
mm
d 60=，筛孔中心距
mm
d t 1830==
则开孔率
1.0)3
1
(907.0)(907.02200=?=?==
t d A A a ?
故，筛孔总截面积200628.0628.01.0m A A a =?==?
π
AT D 4=2
4
D AT π=A
q u VVs =
筛孔气速s m A q u VVs
/007.40
0== 筛孔个数22010
64
0628
.04
6
2
2
=??=
=-π
π
d A n （个）
选取塔板厚度mm 4=δ（书241页），取堰高m
h w 06.0=（书234和238页）
由
103.0=T d A A ，查《化工原理》图6.10.24得73.0=D
l
w ， m l w 241.17.173.0=?=∴
液流强度516.37=w
VLh
l q 由式
m l q E h w
VLh ow 0318.0)(
1084.23
/23=?=- 考虑到物料比较清洁，且液相流量不大，取底隙m
h b 03.0=（书234）
降液管低隙液体流速347.0b ==
b
w VLs
h l q U 4、塔板校核
① 、液沫夹带量v e
由2187.0=LV F 和泛点率0.6243，查《化工原理》图10.2.27得007.0=ψ， 则v e ＝
006554.01m =?-mVs
Ls q q ψψ
kg 液体/kg 气体 v e <0.1kg 液体/kg 气体，符合要求。
② 、塔板阻力f h
由式f h ＝σh h h l ++0，式中2000)(21c u g h L V ρρ=
，根据5.1004
.0006
.0d ==δo 查《化工原理》图10.2.28 得82.00=c ，
故，m h 067323.00=液柱
)(ow w l h h h +=β
由s m A A q u d
T VVs
a /1395.02=-=
气体动能因子711.05
.0==V
a a u F ρ 查《化工原理》图10.2.29得塔板上液层的充气系数72.0=β， 故，m h l 066.0=液柱
m gd h L 43
3031088.610681.947061
.74104104----?=?????=?=ρσσ液柱 故，m h h h h l f 134.00=++=σ液柱
③ 、降液管液泛校核
由f d ow w d h h h h H ++?++=，取0=?， 又m h l q h b
w VLh d 01845.0)(
1018.12
8=?=-液柱 则m H d 2444.0134.001845.000415.006.0=++++= 取降液管中泡沫层的相对密度6.0=φ（书244） 则m H H d
d 4073.0'==
φ
m h H H w T d 51.006.045.04073.0'=+=+<=，故不会产生液泛
④ 、液体在降液管中的停留时间τ
s s q H A VLs
T
d 5135.8>==
τ，满足要求 ⑤ 、严重漏液校核
m h h h h ow w 0168.0)(13.00056.0'0=-++=σ
5.0'
'10
000===h h u u k 0.2~5.19989.1>=k ，满足稳定性要求
并可求得漏液点气速s m k
u
u /005.2'00==
各项校核均满足要求，故所设计筛板塔可用。
5、负荷性能图
① 、过量液沫夹带线
令式v e ＝
气体
液体
kg kg H H u f T 2
.33
)(
107.5-?-σ
中的v e ＝0.1，并将有关变量与VLh
VVh q q ，的
关
系
带
入
整
理
，
可
得
：
)/101.75.2(1081.83
/23/232.3/13w VLh w T VVh l q h H A q --?--?=σ
将前面选取的塔板结构尺寸及有关值代入，得：
)92
.011101.706.05.245.0(61.743547.11081.83
/23
/232.3/13VLh VVh q q ??
?-?-???=-＝3/259.1798763VLh q ?- ①线、液相下限线
令006.0)(
1084.23
/23=?=-w
VLh ow l q h ，得： h m l q w VLh /8099.307.33== ②线
② 、严重漏液线
由式0
'
0'036002A q gh C u VVh V L
=
=ρρ，近似取0A 当前计算值不变，并将式σh h h h ow w -++=)(13.00056.0'0以及ow h 和VLh q 关系代入上式整理之，可得：
2
/13/2)
(V Lh V V h cq b a q += 348710594.10
04=?=V
L
C A a ρρ 0127.013.00056.0=-+=σh h b w
00032.0/1069.33
/24=?=-w l c
2
/13/24)10*2.30127.0(3487VLh VVh q q -+=∴ ③线
③ 、液相上限线
令53600
/==
VLh d
T q A H τ，得：
75.75720==d T VLh A H q ④线
④ 、降液管液相线
令w T d
d h H H H +==
φ
'，将f d ow w d h h h h H +++=，以及ow h 和VLh q ，d h 和VLh q ，f
h 和VVh q ，VLh q 的关系全部代入前式整理之，可得：
3/2'''2'VLh VLh VVh q d q c b q a --=，式中：
8
2009
'10*2.8)(10934.3--=?=C A a L
V
ρρ2.0)1('=--+=
w T h H b βφφ
528'109.0)/(1018.1--?=?=b w h l c
33
/23'102.4/)1(1084.2--?=+?=w
l d β
有：3/232
52105.51022.05102.8VLh VLh VVh q q q ??-?-=-?-- ⑤线
由所绘出的负荷性能图可以看出：
设计点q VVh =905.3; q VLh =45.56位于正常操作区内，表明该塔板对气液负荷的波动有较好的适应能力，但是比较靠近液相上限线。在给定的气液负荷比条件下，塔板的气（液）相负荷的上下限，分别由降液管液泛线和严重漏液所限制。
由图查得
h
m q h m q VVh VVh /300/12503
min 3max ==
故操作弹性为
6.14300
1250
= 所涉及筛板的主要结果汇总如下表：
结构及其尺寸 操作性能
型式
塔径D/m
塔板间距H T /m
降液管截面积A d /m2 有效传质区面积A a /m 溢流堰高h w /m 溢流堰长l w /m 筛孔直径d o /m 开孔率φ 低隙h b /m
单流型弓形降液管 1.7 0.45 0.2338 0.628 0.06 1.241 0.006 0.1 0.03
操作气速u/(m ﹒s -1) 泛点率
堰上方液头高度h ow /m 筛孔气速u o /(m ﹒s -1) 塔板阻力h f /m
降液管中清夜层高度H d /m 液体在降液管中停留时间τ/s 稳定系数k 操作弹性
降液管内液体流速u d /(m ﹒s -1)
0.124 0.6423 0.0318 4.007 0.134 0.2444 8.135 1.9989 4.16 0.055
第三章 立式热虹吸再沸器的工艺设计
一、设计条件及物性参数
① 、 壳程 管程 温度/℃ 100 49.6 压力（绝压）/MPa 0.101 1.819 冷凝量/（kg/s ） 0.868 蒸发量/（kg/s ） 6.538
② 潜热b r 液相热导率b λ 液相粘度b μ 液相密度b ρ（丙烷） 液相定压比热容pb C 300kJ/kg
0.082W （k m ?） 0.07s mPa ?
4463/m kg
3.228)/(k kg kJ ?
b σ（塔底丙烷） 汽相粘度V μ 汽相密度b ρ
蒸汽压曲线斜率s p t )(??
2.2mN/m
0.009 mPa ·s
35.33
/m kg
0.000025K ·m 2/Kg
潜热c r 热导率c λ 粘度c μ 密度c ρ 2285.4kJ/kg
0.63W /（k m ?）
0.283mPa ·s
958.43/m kg
二、工艺设计
1、估算再沸器面积
①再沸器的热流量
A 、 再沸器的热流量根据式c c b b r D r D Q ==，求得 热流量610961.1300538.6?=?=Q W
B 、 计算传热温差78.4822.51100=-=-=?b m t T t K
C 、 假定传热系数)/(8002k m W K ?=，则可用式m
p t K Q
A ?=
估算传热面积p A 为：26
26.5078
.48800101961.m A p =??=
D 、 拟用单程传热管规格为mm 338?φ，管长mm L 3000=，则可得：
1400==
L
d A N p
T π根
查表3-6取N T =169根
E 、 若将传热管按正三角形排列，则可得：
1691)1(3=++=a a N T ，求得7=a ，1512=+=a b
壳体内径0)3~2()1(d b t D +-=，取焊接m d t 032.025.10==
m D 562.0032.03)115(032.0=?+-?=，取m D 6.0=
且查表3-16取管程进口管直径m D i 2.0=，管程出口管直径m D o 25.0=
2、传热系数校核
①、显热段传热系数CL K
设传热管出口出气含率215.0=e x ，则用式
s kg x D W e
b
t /41.30==
a 、 显热段传热管内表面传热系数 计算传热管内质量流速
)/(41.304220s m kg N
d W s W G T i t t ?===π
计算雷诺数1000013901>==
b
i e G
d R μ
计算普朗特数556.72082
.000007
.0322=?=
=
b
b
pb r C P λμ
计算显热段传热管内表面传热系数
)/(358.1827556.213901032.0082
.0023.0023
.024
.08.04.08
.0b k m W P R d r e i
i ?=???
==λα
b 、计算管外冷凝表面传热系数
计算蒸汽冷凝的质量流量s kg r Q D c c /868.0104.225810961.136
=??==
计算传热管外单位润湿周边上凝液的质量流量
)]/(1[043.0169
032.0868
.00s m N d D M T c ?=??==
ππ
计算冷凝液膜的210044.60840<==
μ
M
R e
计算管外冷凝表面传热系数
57162][88.13/123
20=?=μλραc g )/(2k m W ?
c 、 污垢热阻及管壁热阻 查表3-9至3-11得：
沸腾侧W k m R i /000176.02?=，冷凝侧00028.00=R W k m /2?， 管壁热阻W k m R W /00006.02?= d 、计算显热段传热系数 )/(76.1411
1
20
00000k m W R d d R d d R d d K m W i i i L ?=++++=
αα
②、蒸发段传热系数E K a 、 计算传热管内釜液的质量流量
)/(109473409.30360036002h m kg G G h ?=?== 当215.0=e x 时，计算Lockhat-Martinell 参数
10664.1)000009.000007.0()4473.35()22.078.0()()()1(1.05
.09.01.05.09
.0=??=??????-=V b b
V tt x x X μμρρ计算
90.01
=tt
X 由《化工单元过程及设备课程设计》图3-29，根据
)/(1094732h m kg G h ?=及
90363.01
=tt
X ， 得到：1.0=E a
当086.0215.04.04.0=?==e x x ， 得到：
34544.01
=tt
X ，再次查图3-29，得到：.60'=a
化学与化学工程学院 《化工原理》专业课程设计 设计题目常压甲醇－水筛板精馏塔设计 姓名：潘永春 班级：化工101 学号： 2010054052
指导教师：朱宪 荣 课程设计时间2013、6、8——2013、6、20 化工原理课程设计任务书 专业：化学与化学工程学院：化工101 姓名：潘永春 学号 20100054052 指导教师朱宪荣 设计日期： 2013 年6月8日至 2013年6月20日 一、设计题目：甲醇－水精馏塔的设计 二、设计任务及操作条件： 1、设计任务 生产能力（进料） 413.34Kmol/hr 操作周期 8000小时/年 进料组成甲醇0.4634 水0.5366（质量分率下同） 进料密度 233.9Kg/m3 平均分子量 22.65 塔顶产品组成 >99% 塔底产品组成 <0.04% 2、操作条件 操作压力 1.45bar （表压） 进料热状态汽液混合物液相分率98% 冷却水 20℃ 直接蒸汽加热低压水蒸气 塔顶为全凝器，中间汽液混合物进料，连续精馏。 3、设备形式筛板式或浮阀塔
4、厂址齐齐哈尔地区 三、图纸要求 1、计算说明书（含草稿） 2、精馏塔装配图（1号图，含草稿） 一．前言5 1.精馏与塔设备简介 5 2.体系介绍 5 3.筛板塔的特点 6 4.设计要求: 6 二、设计说明书7 三．设计计算书8 1.设计参数的确定8 1.1进料热状态8 1.2加热方式8 1.3回流比（R）的选择8 1.4 塔顶冷凝水的选择 8 2.流程简介及流程图 8 2.1流程简介8 3.理论塔板数的计算与实际板数的确定9 3.1理论板数计算9 3.1.1物料衡算9 3.1.2 q线方程9 3.1.3平衡线方程10 3.1.4 Rmin和R的确定10 3.1.5精馏段操作线方程的确定10 3.1.6精馏段和提馏段气液流量的确定10 3.1.7提馏段操作线方程的确定10 3.1.8逐板计算10 3.1.9图解法求解理论板数如下图: 12 3.2实际板层数的确定12 4精馏塔工艺条件计算12 4.1操作压强的选择12 4.2操作温度的计算13
xxxxxxxxxxxx 课程设计说明书 设计题目：化工原理课程设计 板式精镏塔的设计 学院：化学工程学院 专业班级： xxxxxxxxxx 学生姓名： xxxxxxxxxxx 指导教师： xxxxxxxxxxxxxx 成绩： 2015年6月3日 目录 序言 (3) 一．全塔物料衡算 (5) 二、塔顶温度、塔底温度及最小回流比 (6) 2.1 确定操作压力 (6)
2.2 用试差法计算塔顶温度（即露点温度） (6) 2.3用试差法计算塔底温度（即泡点温度）: (8) 2.4 计算最小回流比Rmin (10) 三．确定最佳造作回流比与塔板层数 (10) 3.1 求相平衡方程式，并化成最简的形式 (10) 3.2 初选操作回流比计算理论塔板数 (10) 3.3 绘制R～NT曲线，确定最佳回流比及最佳理论板数 (25) 3.4塔板效率及全塔理论板数 (26) 四．塔板间距、塔径及塔板结构尺寸的确定 (27) 4.1塔板间距、溢流方式及降液管尺寸的确定 (27) 4.2板面筛孔位置的设计 (30) 4.3水力学性能参数的计算、校核 (31) 4.4降液管液泛情况的校验 (33) 五．负荷性能图及操作性能评定 (34) 5.1负荷性能图 (34) 5.2根据上表相关数据，作出筛板的负荷性能图 (36) 六.操作性能的评定 (36) 6.1本设计的操作条件 (36) 6.2操作弹性系数与工作点的安定系数 (36) 七．筛板设计计算的主要结果 (37) 八．参考资料 (38) 结束语 (41)
序言 化工原理课程设计是学习化工原理学的一个重要环节，是综合应用本门课程和有关课程所学知识，完成以单元操作为主的一次化工的设计实践。通过这一环节，使我们掌握化工单元操作设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练，同时在设计过程中使学生养成尊重向实践学习，实事求是的科学态度，逐步树立正确的设计思想、经济观点和严谨的工作作风，并使学生得到化工设计的初步训练，为毕业设计奠定基础。 精馏是分离液体混合物最常用的一种操作，它通过汽、液两相的直接触，利用组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相向汽相传递，难挥发组分由汽相向液相传递，是汽、液两相之间的传质过程。
过程工艺与设备课程设计 丙烯——丙烷精馏塔设计 课程名称：化工原理课程设计 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 完成时间：
前言 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7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。 鉴于设计者经验有限，本设计中还存在许多错误，希望各位老师给予指正 感老师的指导和参阅！
目录第一节：标题丙烯—丙烷板式精馏塔设计 第二节：丙烯—丙烷板式精馏塔设计任务书第三节：精馏方案简介 第四节：精馏工艺流程草图及说明 第五节：精馏工艺计算及主体设备设计 第六节：辅助设备的计算及选型 第七节：设计结果一览表 第八节：对本设计的评述 第九节：工艺流程简图
第十节：参考文献 第一章 任务书 设计条件 1、 工艺条件： 饱和液体进料 进料丙烯含量%65x F = (摩尔百分数)。 塔顶丙烯含量%98x D ≥ 釜液丙烯含量%2x W ≤ 总板效率为0.6
2、操作条件： 塔顶操作压力1.62MPa(表压) 加热剂及加热方法：加热剂——热水 加热方法——间壁换热冷却剂：循环冷却水 回流比系数：R/Rmin=1.2 3、塔板形式：浮阀 4、处理量：F=50kml/h 5、安装地点： 6、塔板设计位置：塔顶 安装地点：。 处理量：64kmol/h 产品质量：进料65% 塔顶产品98% 塔底产品<2%
1、工艺条件：丙烯—丙烷 饱和液体进料 进料丙烯含量65% (摩尔百分数) 塔顶丙烯含量98% 釜液丙烯含量<2% 总板效率为0.6 2、操作条件： 塔顶操作压力1.62MPa(表压) 加热剂及加热方法： 加热剂——热水 加热方法——间壁换热
化工原理课程设计 题目：乙醇水精馏筛板塔设计 设计时间：2010、12、20-2011、1、6
化工原理课程设计任务书（化工1） 一、设计题目板式精馏塔的设计 二、设计任务：乙醇-水二元混合液连续操作常压筛板精馏塔的设计 三、工艺条件 生产负荷（按每年7200小时计算）：6、7、8、9、10、11、12万吨/年 进料热状况：自选 回流比：自选 加热蒸汽：低压蒸汽 单板压降：≤0.7Kpa 工艺参数 组成浓度（乙醇mol%） 塔顶78 加料板28 塔底0.04 四、设计内容 1.确定精馏装置流程，绘出流程示意图。 2.工艺参数的确定 基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。 3.主要设备的工艺尺寸计算 板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。 4.流体力学计算 流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。 5.主要附属设备设计计算及选型 塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。 料液泵设计计算：流程计算及选型。 管径计算。 五、设计结果总汇 六、主要符号说明 七、参考文献 八、图纸要求 1、工艺流程图一张(A2 图纸) 2、主要设备工艺条件图（A2图纸） 目录 前言 (4)
1概述 (5) 1.1 设计目的 (5) 1.2 塔设备简介 (6) 2设计说明书 (7) 2.1 流程简介 (7) 2.2 工艺参数选择 (8) 3 工艺计算 (9) 3.1物料衡算 (9) 3.2理论塔板数的计算 (10) 3.2.1 查找各体系的汽液相平衡数据 (10) 如表3-1 (10) 3.2.2 q线方程 (9) 3.2.3 平衡线 (11) 3.2.4 回流比 (12) 3.2.5 操作线方程 (12) 3.2.6 理论板数的计算 (12) 3.3 实际塔板数的计算 (13) 3.3.1全塔效率ET (13) 3.3.2 实际板数NE (14) 4塔的结构计算 (15) 4.1混合组分的平均物性参数的计算 (15) 4.1.1平均分子量的计算 (15) 4.1.2 平均密度的计算 (16) 4.2塔高的计算 (17) 4.3塔径的计算 (17) 4.3.1 初步计算塔径 (17) 4.3.2 塔径的圆整 (18) 4.4塔板结构参数的确定 (19) 4.4.1溢流装置的设计 (19) 4.4.2塔盘布置（如图4-4） (20) 4.4.3 筛孔数及排列并计算开孔率 (21) 4.4.4 筛口气速和筛孔数的计算 (21) 5 精馏塔的流体力学性能验算 (22) 5.1 分别核算精馏段、提留段是否能通过流体力学验算 (22) 5.1.1液沫夹带校核 (22) 5.2.2塔板阻力校核 (23) 5.2.3溢流液泛条件的校核 (25) 5.2.4 液体在降液管内停留时间的校核 (26) 5.2.5 漏液限校核 (26) 5.2 分别作精馏段、提留段负荷性能图 (26) 5.3 塔结构数据汇总 (29) 6 塔的总体结构 (30) 7 辅助设备的选择 (31) 7.1塔顶冷凝器的选择 (31) 7.2塔底再沸器的选择 (32) 7.3管道设计与选择 (33)
学院 化工原理课程设计任务书 专业： 班级： 姓名： 学号： 设计时间： 设计题目：乙醇——水筛板精馏塔工艺设计 （取至南京某厂药用酒精生产现场） 设计条件： 1. 常压操作，P=1 atm（绝压）。 2. 原料来至上游的粗馏塔，为95——96℃的饱和蒸汽。因沿 程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3. 塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为 40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%（质量分 率）。 5．塔釜采用饱和水蒸汽加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。 。 6．操作回流比R=（1.1——2.0）R min 设计任务： 1. 完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计 算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程图，t-x-y相平衡图，塔板负 荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。 3．写出该精流塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己 设计的评价。 指导教师：时间
1设计任务 1.1 任务 1.1.1 设计题目乙醇—水筛板精馏塔工艺设计（取至南京某厂药用酒 精生产现场） 1.1.2 设计条件 1.常压操作，P＝1 atm（绝压）。 2．原料来至上游的粗馏塔，为95－96℃的饱和蒸气。 因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3．塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇， 产量为40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03％ (质量分率)。 5．塔釜采用饱和水蒸气加热（加热方式自选）；塔顶 采用全凝器，泡点回流。 6．操作回流比R=(1.1—2.0) R。 min 1.1.3 设计任务 1.完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接 管的计算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程示意图，t-x-y相平衡 图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条 件图。 3．写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总 和对自己设计的评价。 1.2 设计方案论证及确定 1.2.1 生产时日 设计要求塔日产40吨92.41%乙醇，工厂实行三班制，每班工作8小时，每天24小时连续正常工作。 1.2.2 选择塔型 精馏塔属气—液传质设备。气—液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填料塔比较[1]知：板式塔直径放大
北京化工大学北方学院 NORTH COLLEGE OF BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY （2012）届本科生毕业设计 （理工类） 文献综述 题目：年处理量为2万吨丙烯-丙烷分离过程精馏塔设计学院：理工学院专业：应用化学 学号： 0000000000 姓名： 000000 指导教师： 00000 教研室主任（负责人）： 000000
文献综述 前言 丙烯，是三大合成材料的基本原料,在化工生产中扮演着重要的角色。主要用于生产丙烯腈、异丙烯、丙酮和环氧丙烷等。[1] 丙烷脱氢制备丙烯技术是现在最常用的技术之一，比烃类蒸汽裂解技术能产生更多的丙烯。但当使用丙烷脱氢制备丙烯技术制备丙烯时，总收率只有74%～86%,丙烷不能全部转化为丙烯，反应产物会是丙烷与丙烯的混合物[2]。因此，研究丙烯与丙烷的分离技术至关重要。 精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业中具有广泛应用。精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。实现原料混合物中各组成成分的分离过程是同时进行传质传热的过程[3]。本文就将对丙烯和丙烷的精馏塔设计进行相关的研究，以便今后能设计出更为高效安全的精馏塔。
一、精馏原理 利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断分离，称该过程为精馏。该过程中，传热、传质过程同时进行，属传质过程控制。其精馏塔如图所示。原料从塔中部适当位置进塔，将塔分为两段，上段为精馏段，不含进料，下段含进料板为提留段，冷凝器从塔顶提供液相回流，再沸器从塔底提供气相回流。气、液相回流是精馏重要特点。在精馏段,气相在上升的过程中，气相轻组分不断得到精制，在气相中不断地增浓，在塔顶获轻组分产品。[4] 二、精馏装置流程 精馏就是通过多级蒸馏,式混合气、液两相经过多次混合接触和分离,并经行质量和热量的传递,是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. [5] 其流程如下:丙烯-丙烷混合气体经预热器加热到指定温度后送入精馏塔的进料板，在进料板上与自塔上部下降的的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底。在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续的从再沸器取出部分液体气化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中被冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶或是自然回流作为回流液，其余部分经冷凝器冷凝后送出作为塔顶产品。塔釜采用间接蒸汽和再沸器共热。塔底产品经冷却后送入贮槽。[6] 三、板式精馏塔设计 精馏塔是提供混合物气、液两相接触条件、实现传质过程的设备。该设备可分为两类，一类是板式精馏塔，第二类是填料精馏塔。本设计中我们主要讨论的是板式精馏塔。 板式塔为逐级接触型气－液传质设备，其种类繁多，根据塔板上气－液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种[7]。 1、泡罩塔
《化工原理》课程设计报告 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 学院 专业 班级 学号 姓名 合作者 指导教师
化工原理设计任务书 一、设计题目: 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 二、设计任务 1）进精馏塔的原料液中含氯苯为38%（质量百分比，下同），其余为苯。 2）塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。 3）生产能力为日产纯度为99.8%的氯苯Z吨产品。年工作日300天，每天24小时连续运行。（设计任务量为3.5吨/小时） 三、操作条件 1.塔顶压强4kPa（表压）； 2.进料热状况，自选； 3.回流比，自选； 4.塔釜加热蒸汽压力0.5MPa； 5.单板压降不大于0.7kPa； 6. 设备型式：自选 7．厂址天津地区 四、设计内容 1.精馏塔的物料衡算； 2.塔板数的确定； 3.精馏塔的工艺条件及有关五行数据的计算； 4.精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5.塔板的主要工艺尺寸计算； 6.塔板的流体力学计算； 7.塔板负荷性能图； 8.精馏塔接管尺寸计算； 9.绘制生产工艺流程图； 10.绘制精馏塔设计条件图； 11.绘制塔板施工图； 12.对设计过程的评述和有关问题的讨论
五、基础数据 1.组分的饱和蒸汽压 i p （mmHg ） 2.组分的液相密度ρ（kg/m 3） 纯组分在任何温度下的密度可由下式计算 苯 t A 187.1912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-= ρ 式中的t 为温度，℃。 3.组分的表面张力σ（mN/m ） 双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算： A B B A B A m x x σσσσσ+= （B A x x 、为A 、B 组分的摩尔分率） 4.氯苯的汽化潜热 常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol 。 纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示： 38 .01212??? ? ??--=t t t t r r c c （氯苯的临界温度：C ?=2.359c t ） 5.其他物性数据可查化工原理附录。
大型作业报告（2010/2011学年第二学期） 课程名称化工原理课程设计 学生学号 院（系） 专业 班级 时间 学生 指导教师:_ 2011年1月13日 前言
化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质. 芳香族化合物是化工生产中的重要的原材料，而苯和甲苯是各有其重要作用。苯是化工工业和医药工业的重要基本原料，可用来制备染料，树脂，农药，合成药物，合成橡胶，合成纤维和洗涤剂等等；甲苯不仅是有机化工合成的优良溶剂，而且可以合成异氰酸酯，甲酚等化工产品，同时也可以用来制造三硝基甲苯，苯甲酸，对苯二甲酸，防腐剂，染料，泡沫塑料，合成纤维等。 精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业得到广泛应用。精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。本次设计任务为设计一定处理量的精馏塔，实现苯——甲苯的分离。苯——甲苯体系比较容易分离，待处理料液清洁。因此用筛板塔。 筛板塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对筛板塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。与泡罩塔相比，筛板塔具有下列优点：生产能力（20%——40%）塔板效率（10%——50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装，维修都较容易。 本课程设计的主要内容是过程的物料衡算，热量衡算，工艺计算，结构设计和校核。 目录
过程工艺与设备课程设计（精馏塔及辅助设备设计） 设计日期： 2010年7月6日 班级：化机0701班 姓名：梁昊穹 指导老师：韩志忠
化工原理是化工及其相关专业学生的一门重要的技术基础课，其课程设计涉及多学科知识，包括化工，制图，控制，机械等各种学科，是一项综合性很强的工作；是锻炼工程观念和培养设计思维的好方法，是为以后的各种设计准备条件；是化工原理教学的关键环节，也是巩固和深化理论知识的重要环节。 本设计说明书包括概述、方案流程简介、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较为详细的阐述，对于再沸器、辅助设备和管路和控制方案的设计也做了简要的说明。 在设计过程中，得到了韩志忠老师的指导，得到了同学们的帮助，同学们一起讨论更让我感受到设计工作是一种集体性的劳动，少走了许多弯路，避免了不少错误，也提高了效率。 鉴于学生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！
前言- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 第一章概述- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 1.1精馏塔- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 1.2再沸器- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 1.3冷凝器- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 第二章方案流程简介- - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 2.1 精馏装置流程- - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 2.2 工艺流程- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 2.3 调节装置- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8 2.4 设备选用- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8 2.5 处理能力及产品质量- - - - - - - - - - - - - - - - 8 第三章精馏过程系统设计- - - - - - - - - - - - - - - - 9 3.1设计条件- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 3.2物料衡算及热量衡算- - - - - - - - - - - - - - - - - 10 3.3塔板数的计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11 3.4精馏塔工艺设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - 16 3.5溢流装置的设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 3.6塔板布置和其余结构尺寸的选取- - - - - - - - - - - - 18 3.7塔板流动性能校核- - - - - - - - - - - - - - - - - - 19 3.8负荷性能图- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21 3.9 塔计算结果表- - - - - - - - - - - - - - - - - - -24
丙烷制丙烯的最佳发展时期到了 近20年来，全球丙烯需求量逐年增长，我国丙烯的供需缺口也在逐年扩大。目前丙烯产量70%左右来源于蒸汽裂解，20%～25%来自催化裂化。然而，在美国页岩气革命和2013年我国实施油品消费税新政的背景下，我国丙烯供应量或会出现紧张，丙烷供给却将相对过剩。为此，业内人士将目光投向了丙烷制丙烯这条路。 从丙烷到丙烯，如果问一个学化学的学生，他会告诉你，这就是一个简单的脱氢反应；但如果将这个问题抛给企业人士，他则会考虑：丙烷原料充足吗？丙烯下游是否过剩？技术团队是否完备？这条工艺会带来多少收益？一些分析人士认为，企业考虑的这些因素在当前都已不成问题，丙烷制丙烯的最佳发展时期到了！ 原料有保障： 进口丙烷来源充足 原料的价格和供应量是丙烷脱氢制丙烯装置前景的核心。目前，丙烷的主要来源有炼油厂液化气、油田伴生气和湿性天然气凝析液，国内几乎全部来源于炼油厂。作为国内的两大炼油集团，
中石化和中石油在近两年开始珍惜手中的液化气资源，认为将其富含的碳资源烧掉可惜，都提出了要加强轻烃资源的综合利用。中石化曾在去年启动了炼油轻烃资源综合利用调研，旨在摸清旗下34家炼油企业的轻烃资源总量，找出中石化系统内轻烃资源最有效的整体利用路径；中石油也曾提出，要在2015年前解决液化气碳资源利用的问题。在此背景之下，其他企业的丙烷脱氢装置想要从两大集团手中拿到原料，难度可想而知。 但是，在联想控股战略投资总监严乐平看来，国内建设丙烷脱氢装置，其资源供应是完全可以保证的。他给出的理由是：国内炼油厂丙烷供应量较少且分散，硫含量还较高，因此国内丙烷脱氢企业多数还是要从进口市场采购丙烷，以保证装置的连续稳定运行，而目前液化丙烷市场的贸易量完全可以满足丙烷脱氢装置的原料需求。 中信建投证券研究发展部行业分析师胡??给出的数据证实了严乐平的观点。据统计，当前全球液化丙烷每年的贸易量为3500万～4000万吨，中国每年的进口量仅在150万～300万吨。“以国内所有丙烷脱氢项目100%负荷投产需求估算，我国新增的丙烷需求也只占全球丙烷贸易量的1/6。” 胡??说。
分离乙醇-水的精馏塔设计 设计人员： 所在班级：化学工程与工艺成绩： 指导老师：日期：
化工原理课程设计任务书 一、设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计 二、设计任务及操作条件 （1）进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，下同），其余为水； （2）产品的乙醇含量不得低于90％； （3）塔顶易挥发组分回收率为99％； （4）生产能力为50000吨/年90％的乙醇产品； （5）每年按330天计，每天24小时连续运行。 （6）操作条件 a）塔顶压强 4kPa （表压） b）进料热状态自选 c）回流比自选 d）加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选） e）单板压降 kPa。 三、设备形式：筛板塔或浮阀塔 四、设计内容： 1、设计说明书的内容 1）精馏塔的物料衡算； 2）塔板数的确定； 3）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 4）精馏塔的塔体工艺尺寸计算；
5）塔板主要工艺尺寸的计算； 6）塔板的流体力学验算； 7）塔板负荷性能图； 8）精馏塔接管尺寸计算； 9）对设计过程的评述和有关问题的讨论； 2、设计图纸要求； 1）绘制生产工艺流程图（A2 号图纸）； 2）绘制精馏塔设计条件图（A2 号图纸）； 五、设计基础数据： 1.常压下乙醇---水体系的t-x-y 数据； 2.乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。 一、设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计 二、设计任务及操作条件：进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分 数，下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于90％；塔 顶易挥发组分回收率为99％，生产能力为50000吨/年90％ 的乙醇产品；每年按330天计，每天24小时连续运行。塔顶 压强 4kPa （表压）进料热状态自选回流比自选加热蒸汽 压力低压蒸汽（或自选）单板压降≤0.7kPa。 三、设备形式：筛板塔 四、设计内容： 1）精馏塔的物料衡算： 原料乙醇的组成 xF＝＝0.1740
河西学院 Hｅxi Ｕniｖersiｔy 化工原理课程设计 题目: 苯-甲苯筛板式精馏塔设计学院：化学化工学院
专业：化学工程与工艺 学号: 姓名: 指导教师： 2014年１２月6日 目录 化工原理课程设计任务书 1．概述 (5) 1.1序言 ....................................................................................................................... ５ 1.2再沸器?5 1.3冷凝器?5 2．方案的选择及流程说明?6 3.塔的工艺计算?6 3.1原料及塔顶塔底产品的摩尔分率?７ 3.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (7) 3．3物料衡算?7 4．塔板数的确定 (7) 4.1理论塔板数T N (7)
4.2最小回流比及操作回流比?8 ４.３精馏塔的气、液相负荷?８ 4.4操作线方程 .............................................................................. 错误!未定义书签。 4．５图解法求理论塔板数 (9) 4.6实际板层数?9 5.精馏塔的工艺条件及有关物性数据................................................. 错误!未定义书签。 5.1操作压力?9 5．２操作温度?１0 10 ５.３平军摩尔质量? 5.4平均密度?１1 ５.5液体平均表面张力 ........................................................................................... 1２ 5.6液体平均黏度 ..................................................................................................... 1２ 13 ６.精馏塔的塔体工艺尺寸? 6.1塔径 (13) 6.2空塔气速 (13) 6.3实际空塔气速 (14) 6．４精馏塔有效高度?错误!未定义书签。 7．踏板主要工艺尺寸的设计......................................................................................... １5７.１塔板布置 .......................................................................................................... 1８ 7.２.塔板布 置………………………………………………………………………….1８
化工原理课程设计 题目甲醇—水分离板式精馏塔的设计系（院）化学与化工系 专业化学工程与工艺 班级2009级2班 学生姓名*** 学号**** 指导教师 职称讲师 二〇一一年十二月二十二日
滨州学院 课程设计任务书 专业09化工班级本二班学生姓名*** 发题时间：2011 年112 月8 日 一、课题名称 甲醇——水分离板式精馏塔设计 二、课题条件（原始数据） 原料：甲醇、水溶液 处理量：3550Kg/h 原料组成：28%（甲醇的质量分率） 料液初温：20℃ 操作压力、回流比、单板压降：自选 进料状态：冷液体进料 塔顶产品浓度：97%（质量分率） 塔底釜液含乙醇含量不高于0.1%（质量分率） 塔顶：全凝器 塔釜：饱和蒸汽间接加热 塔板形式：筛板 生产时间：300天/年，每天24h运行 冷却水温度：20℃ 设备形式：筛板塔 厂址：**** 三、设计内容（包括设计、计算、论述、实验、应绘图纸等根据目录列出大标题即可） 1 、设计方案的选定
2、精馏塔的物料衡算 3、塔板数的确定 4、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（加热物料进出口温度、密 度、粘度、比热、导热系数） 5、精馏塔塔体工艺尺寸的计算 6、塔板主要工艺尺寸的计算 7、塔板的流体力学验算 8、塔板负荷性能图（精馏段） 9、换热器设计 10、馏塔接管尺寸计算 11、制生产工艺流程图（带控制点、机绘，A2图纸） 12、绘制板式精馏塔的总装置图（包括部分构件）（手绘，A1图纸） 13、撰写课程设计说明书一份 设计说明书的基本内容 ⑴课程设计任务书 ⑵课程设计成绩评定表 ⑶中英文摘要 ⑷目录 ⑸设计计算与说明 ⑹设计结果汇总 ⑺小结 ⑻参考文献 14、有关物性数据可查相关手册 15、注意事项 ●写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源 ●每项设计结束后列出计算结果明细表 ●设计最终需装订成册上交 四、进度计划（列出完成项目设计内容、绘图等具体起始日期） 1.设计动员，下达设计任务书0.5天
丙烷脱氢制丙烯工业放大侧线试验 可行性报告
丙烷脱氢制丙烯工业放大侧线试验可行性报告 1、概述 丙烯是石化工业主要的烯烃原料之一，是重要的有机化工原料，用于生产聚丙烯、异丙苯、羰基醇、丙烯腈、环氧丙烷、丙烯酸、异丙醇等。近年来，市场对丙烯的需求量激增，供需矛盾突出，丙烯价格日益上涨。 目前丙烯约有70％来自蒸汽裂解装置，28％来自炼厂的催化裂化装置。丙烯价格的持续走高和生产丙烯效益的改进已加快了对替代技术的投资，其中丙烷脱氢制丙烯的生产技术日益受到重视。随着新一轮石化企业的扩建，我国的丙烷原料资源日趋集中和价廉，因此将低附加值的丙烷通过脱氢催化反应制得市场紧缺的丙烯，具有重大的经济和社会效益。国外UOP公司的Oleflex工艺、Air Product & Chemical公司的Catofin工艺、Phillips公司的Star 工艺和Snamprogetti SPA 公司的FBD-4和德国Linde公司的Linde工艺等几种技术已经实现了工业化，但是国内尚没有丙烷脱氢制丙烯的工业生产报道。 2、市场需求及丙烷原料预测 2.1 国外市场分析 世界丙烯的生产和消费主要集中在发达国家和地区，世界10个最大的丙烯生产商的丙烯生产能力约占世界总生产能力的33%，预计世界丙烯的需求量到2010年将达到8600万t。亚太地区的丙烯消费结构主要是聚丙烯聚丙烯和丙烯腈。日本、西欧和美国的丙烯市场发展已经成熟，其需求增长速度较低，亚洲(不包括日本)仍将保持较快的增长速度，亚洲丙烯的供应缺口逐年增加。 由于全球对丙烯的需求稳定保持在6%或6%以上的年增长率，丙烯的其它衍生物对丙烯的需求也保持强劲势头。美国、西欧、日本约占世界丙烯需求量的72.7%。用途大致为聚丙烯50%，丙烯腈12%，环氧丙烷7%，异丙苯7%，异丙醇4%，羰基醇9%，其它9%。在一些发展中国家聚丙烯占丙烯的消费比例高达60%以上。2000年美国丙烯的有效供应量超过了1800万吨，美国的丙烯消费需求以年均4.2%的速度递增，明显高于乙烯的增长速度。西欧同时期的丙烯消费需求将以年均3%的速度增长。亚洲丙烯的供应缺口逐年增加。总之，全球丙烯需求仍将保持较快的增长势头，供需的分布格局不会发生大的变化，而未来的丙烯新增生产能力不能满足快速增长的丙烯需求，未来10年世界仍将面临丙烯原料短缺的局面。 2.2 国内市场分析
化工原理课程设计任务书 专业：班级： 姓名： 学号： 设计时间： 设计题目：乙醇——水筛板精馏塔工艺设计 （取至南京某厂药用酒精生产现场） 设计条件： 1. 常压操作，P=1 atm（绝压）。 2. 原料来至上游的粗馏塔，为95——96℃的饱和蒸汽。因沿 程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3. 塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为 40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%（质量分 率）。 5．塔釜采用饱和水蒸汽加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。 。 6．操作回流比R=（1.1——2.0）R min 设计任务： 1. 完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计 算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程图，t-x-y相平衡图，塔板负 荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。 3．写出该精流塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己 设计的评价。 指导教师：时间 1设计任务
1.1 任务 1.1.1 设计题目乙醇—水筛板精馏塔工艺设计（取至南京某厂药用酒 精生产现场） 1.1.2 设计条件 1.常压操作，P＝1 atm（绝压）。 2．原料来至上游的粗馏塔，为95－96℃的饱和蒸气。 因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3．塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇， 产量为40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03％ (质量分率)。 5．塔釜采用饱和水蒸气加热（加热方式自选）；塔顶 采用全凝器，泡点回流。 6．操作回流比R=(1.1—2.0) R。 min 1.1.3 设计任务 1.完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接 管的计算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程示意图，t-x-y相平衡 图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条 件图。 3．写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总 和对自己设计的评价。 1.2 设计方案论证及确定 1.2.1 生产时日 设计要求塔日产40吨92.41%乙醇，工厂实行三班制，每班工作8小时，每天24小时连续正常工作。 1.2.2 选择塔型 精馏塔属气—液传质设备。气—液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填料塔比较[1]知：板式塔直径放大时，塔板效率较稳定,且持液量较大，液气比适应范围大，因此本次精馏塔设备选择板式塔。筛板塔是降液管塔板中结构最简单的，它与泡罩塔相比较具有下列优点：生产能力大10-15%，板效率提高15%左右，而压降可降低30%左右，另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右，安装容易，也便于
河西学院 Hexi University 化工原理课程设计 题目: 苯-甲苯筛板式精馏塔设计 学院: 化学化工学院 专业:化学工程与工艺 学号: 姓名: 指导教师: 2014年12月6日
目录 化工原理课程设计任务书 1.概述 (5) 1.1序言 (5) 1.2再沸器 (5) 1.3冷凝器 (5) 2.方案的选择及流程说明 (6) 3.塔的工艺计算 (6) 3.1原料及塔顶塔底产品的摩尔分率 (7) 3.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (7) 3.3物料衡算 (7) 4.塔板数的确定 (7) N (7) 4.1理论塔板数T 4.2最小回流比及操作回流比 (8) 4.3精馏塔的气、液相负荷 (9) 4.4操作线方程 (9) 4.5图解法求理论塔板数 (9) 4.6实际板层数 (9) 5.精馏塔的工艺条件及有关物性数据 (9) 5.1操作压力 (9) 5.2操作温度 (10) 5.3平军摩尔质量 (10) 5.4平均密度 (11) 5.5液体平均表面张力 (12) 5.6液体平均黏度 (13) 6.精馏塔的塔体工艺尺寸 (13) 6.1塔径 (13) 6.2空塔气速 (14) 6.3实际空塔气速 (15)
6.4精馏塔有效高度 (15) 7.踏板主要工艺尺寸的设计 (15) 7.1塔板布置 (17) 7.2.塔板布 置 (18) 8.筛板的流体力学验算 (19) 8.1塔板压降 (19) 8.2液面落差 (20) 8.3液沫夹带 (20) 8.4漏液 (20) 8.5液泛 (21) 9.塔板负荷性能图 (22) 9.1漏液线 (22) 9.2液沫夹带线 (22) 9.3液相负荷下限线 (23) 9.4液相负荷上限线 (24) 9.5液泛线 (24) 10.板式塔常见附件 (26) 10.1进料罐线管径 (27) 11.附属设备 (30) 11.1塔顶空间 (30) 11.2塔底空间. (30) 11.3人孔 (30) 11.4塔高 (30) 12.设计筛板塔的主要结果汇总： (30) 参考文献 (32) 设计心得体会 (32) 成绩评定： ............................................. 错误!未定义书签。
过程工艺与设备课程设计任务书 ——丙烯--丙烷精馏装置设计 学生姓名： 班级： 学号： 指导老师： 完成时间： 2013 - 07 - 04
前言 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说明。 鉴于设计者经验有限，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 1. 概述 (3) 2. 方案流程简介 (5) 3. 精馏过程系统分析 (6) 4. 再沸器的设计 (18) 5. 辅助设备的设计 (24) 6. 管路设计 (30) 7. 控制方案 (33) 设计心得及总结 (34) 附录一主要符号说明 (35) 附录二参考文献 (37) 附录三塔计算结果表 (38) 附录四再沸器主要结构尺寸和计算结果表 (39) 附录五工艺流程图 (40)
1. 概述 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。所用设备主要包括精馏塔及再沸器和冷凝器等。 1.1 精馏塔 精馏塔是一圆形筒体，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。 简单精馏中，只有一股进料，进料位置将塔分为精馏段和提馏段，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。 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，板式塔适应范围较大，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，故选择板式塔。 在众多类型的板式塔中，选择了溢流型筛板塔，相比较其它类
吉林化工学院 化工原理课程设计 题目 ____________ 筛板精馏塔分离苯一甲苯工艺设计
教学院化工与材料工程学院 专业班级材化0801 ____________ 学生姓名______________________ 学生学号08150108____________ 指导教师张福胜___________________ 2010年6月14日
5.1塔顶冷凝器设计计算 (23) 5.2泵的选型 (24) 5.4塔总体高度的设计 (25) 目录 摘要 ....................................................... 一 绪论 ....................................................... 二 第一章流程及流程说明 (1) 第二章 精馏塔工艺的设计 (2) 2.1产品浓度的计算 (2) 2.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (2) 2.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 2 2.2最小回流比的确定 (3) 2.3物料衡算 3 2.4精馏段和提馏段操作线方程 (3) 2.4.1求精馏塔的气液相负荷 2.4.2求操作线方程 3 2.5精馏塔理论塔板数及理论加料位置 3 2.6实际板数的计算 3 2.7实际塔板数及实际加料位置 第三章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 .............. 3.1物性数据计算 (5) 3.2精馏塔主要工艺尺寸的计算 (9) 3.3筛板流体力学验算 (13) 3.4塔板负荷性能图 (16) 第四章热量衡算 ........................ 4.1塔顶气体上升的焓。 (21) 4.2回流液的焓 ° . 21 4.3塔顶馏出液的焓^厲 (21) 4.4冷凝器消耗焓Q (21) 4.5进料的焓 Q (21) 4.6塔底残液的焓 (21) 4.7再沸器的焓Q (22) 21 第五章塔的附属设备的计算 .................... 23