目录
任务书 (1)
第一章精馏概述 (1)
1．1精馏概述 (1)
1．2设计原则 (1)
1．3精馏塔说明 (2)
1．3．1精馏塔主体 (2)
1．3．2 再沸器 (2)
1．3．3 冷凝器 (2)
第二章方案流程简介 (3)
2．1工艺流程 (3)
2．2 系统保障与维护 (4)
2．2．1物料的储存和运输 (4)
2．2．2必要的检测手段 (4)
2．2．3 调节装置 (4)
2．3工艺参数与操作条件 (4)
2．4流程简图 (5)
第三章工艺计算 (6)
3．1工艺计算 (6)
3．1．1物料衡算
3．1．2塔板计算 (6)
3．2计算机计算 (7)
3.3.1物性数据 (9)
3.3精馏塔工艺设计 (9)
3．3．2塔径与塔高估算 (9)
3．3．3塔径初步核算 (11)
3．3．4堰及降液管设计 (11)
3．3．5孔布置 (12)
3．3．6干板压降h d (12)
3．3．7稳定性 (13)
3．3．8塔板压降 (13)
3．3．9降液管内液面高度H d (13)
3．3．10雾沫夹带量e V (14)
3．3．10负荷曲线 (14)
3．3．10．1过量液沫夹带线 (14)
3．3．10．2液相下限线 (15)
3.3.10.3液相上限线 (15)
3．3．10．4严重漏液线 (15)
3.3.10.5浆液管液泛线 (15)
3.4再沸器设计 (16)
3.4.1物性数据.......................................................................................16 3.4.1.1壳程凝液在温度（100℃）下的物性数据 ..........................................16 3.4.1.2管程流体在（C o 25.62,2.84bar ）下的物性数据 ..............................17 3.4.2估算设备尺寸.................................................................................17 3.5.1塔顶冷凝器....................................................................................18 3.5.2泵的设计 ....................................................................................18 3.5.3管路设计......................................................................................20 3.5.3.1进料管线....................................................................................20 3.5.3.2塔顶蒸汽管.................................................................................20 3.5.3.3塔顶产品管.................................................................................21 3.5.3.4 回流管.......................................................................................21 3.5.3.5釜液流出管 .................................................................................21 3.5.3.6仪表接管 ....................................................................................21 附录： 参考文献 (22)
第一章精馏概述
1．1精馏概述
蒸馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。蒸馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。
蒸馏过程按操作方式可分为间歇蒸馏和连续蒸馏。间歇蒸馏是一种不稳态操作，主要应用于批量生产或某些有特殊要求的场合；连续蒸馏为稳态的连续过程，是化工生产常用的方法。
蒸馏过程按蒸馏方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和特殊精馏等。简单蒸馏是一种单级蒸馏操作，常以间歇方式进行。平衡蒸馏又称闪蒸，也是一种单级蒸馏操作，常以连续方式进行。简单蒸馏和平衡蒸馏一般用于较易分离的体系或分离要求不高的体系。对于较难分离的体系可采用精馏，用普通精馏不能分离体系则可采用特殊精馏。特殊精馏是在物系中加入第三组分，改变被分离组分的活度系数，增大组分间的相对挥发度，达到有效分离的目的。特殊精馏有萃取精馏、恒沸精馏和盐溶精馏等。
精馏过程按操作压强可分为常压精馏、加压精馏和减压精馏。一般说来，当总压强增大时，平衡时气相浓度与液相浓度接近，对分离不利，但对在常压下为气态的混合物，可采用加压精馏；沸点高又是热敏性的混合液，可采用减压精馏。
该系统采用连续精馏模式，分离二元体系
1.2设计原则
总的原则是尽可能多地采用先进的技术，使生产达到技术先进、经济合理的要求，符合优质、高产、安全、低能耗的原则，具体考虑以下几点。
⑴满足工艺和操作的要求：所设计出来的流程和设备能保证得到质量稳定的产品。由于工业上原料的浓度、温度经常有变化，因此设计的流程与设备需要一定的操作弹性，可方便地进行流量和传热量的调节。设置必需的仪表并安装在适宜部位，以便能通过这些仪表来观测和控制生产过程。
⑵满足经济上的要求：要节省热能和电能的消耗，减少设备与基建的费用，如合理利用塔顶和塔底的废热，既可节省蒸汽和冷却介质的消耗，也能节省电的消耗。回流比对操作费用和设备费用均有很大的影响，因此必须选择合适的回流比。冷却水的节省也对操作费用
和设备费用有影响，减少冷却水用量，操作费用下降，但所需传热设备面积增加，设备费用增加。因此，设计时应全面考虑，力求总费用尽可能低一些。
⑶保证生产安全生产中应防止物料的泄露，生产和使用易燃物料车间的电器均应为防爆产品。塔体大都安装在室外，为能抵抗大自然的破坏，塔设备应具有一定刚度和强度。
1．3精馏塔说明
1．3．1精馏塔主体（见下图）
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。
1．3．2 再沸器
主要用以将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。此次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。该设备有如下特点：循环推动力为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。
1．3．3 冷凝器
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工艺流程
精馏就是通过多级蒸馏，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（丙稀和丙烷的混合液体）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 系统保障与维护
2．2．1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。
2．2．2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。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式并存，且随时进行切换。
2．3工艺参数与操作条件
塔顶操作压力23.45bar
进料： XF＝92.5 mol％
塔顶产品： XD1 =XD＝99.6 mol％
测线出料： XD2＝96 mol％
塔底产品: XW≤9 mol％
进料压力: 23.45bar 进料温度：55℃
塔顶操作压力:18.84 bar
2．4流程简图
第三章 工艺计算
3．1工艺计算 3．1．1物料衡算 F ＝D+W
FxF=D D x +W W x 其中：
D ——塔顶液相组成， W ——塔底产品，
D x ——塔顶产品组成，摩而分数 W
x ——塔底产品组成，摩而分数
解得 D=12500 kg/hr F=13563 kg/hr W=1063 kg/hr 3．1．2塔板计算 手册查得：
丙烯：A=15.7027 B=1807.53 C=-26.15 丙烷：A=15.7260 B=1872.46 C=-25.16 代入公式 ， 则可计算并换算得：
P A o =1726.373KPa ; P B o =1443.921Kpa
得：K A =1.003705 ; K B =0.839489 假设：α
=α
1
泡点进料：q=1 x=x
f
i i
i i C T B A p +-
=0
ln
又
逐板计算
y 1=x D =0.996
直至x i < x f 理论进料位置：第i 块板 进入提馏段：
直至x n < x W 计算结束。理论板数：Nt=n （含釜） 迭代结果：进料板理论板数Nf=89；全塔理论板数为NT=179
3．2计算机计算
将操作条件与物料衡算结果输入ASPEN PLUS 得到相关数据如下：
输入数据：
e
e e
D
x y y x R --=min 111++
+=+R x x R R y D n n
输出数据：
3.3精馏塔工艺设计
3.3.1物性数据（以第一块板为计算对象，优化结果见图表）
V = 0.678m3/s L＝0.068 m3/s
ρV＝41.59 kg/m3ρL＝471.48 kg/m3
σ＝4.4 mN／m
3．3．2塔径与塔高估算
设H T =0.5m h l＝0.1m
πu V D 4=
D —塔径，m ；
V —气相流量，m 3/s ； u —适宜空塔气速，m/s 。
计算塔径的关键在于确定适宜的空塔气速。一般适宜的空塔气速为最大允许气速的
0.6~0.8倍，此处取u=0.7u max
V
V
L C
u ρρρ-=max
式中： u max —最大允许气速，m/s ； C —负荷系数，m/s ；
ρV 、ρL —气、液相密度，kg/m 3
2
.02020??
? ??= σC C
式中
C 20──由图8-11查出的物系表面张力为20mN ／m 的负荷系数，m ／s ；
σ──操作物系的液体表面张力，mN ／m ；
C ──操作物系的负荷系数，m ／s 。也可用下述回归式表示
+
-++-=)4695.65496.56562.1531.4exp[(3
2
20H H
H C
+
+-+-Lv H H H ln )3213.139.1079.0474675.0(32 ]))(ln 43196.049123.0088307.007291.0(23
2
Lv H H H +-+-
式中 H ──板间无液空间， H ＝H T －h L ，m ；
H T ──板间距，m ；
h L ──清液层的高度，m ；
5
.0???
?
??=V
L
V V L L ρρ
代入数据计算查图得D=3250mm 圆整得3400mm
有效高度：H= H T ×（175-1）=87m;进料处两板间距增大为0.8m
设置10个人孔，每个人孔0.6m
裙座取5m,塔顶空间高度1.5m,釜液上方气液分离高度取1.8m.
设釜液停留时间为20min ，釜液高度：ΔZ= 0.05m
总塔高h=87+10*(0.6-0.5)+5+1.5+1.8+0.05=96.8m
3．3．3塔径初步核算
按表7－4，取lw ＝0.8D=2720m, A T =9.079 m 2
A f = 1.089 m 2
T
f A A =12.5
U G =
f
T S A A V -
v
e =32
.0]
)
(12[
)73(
22.0f r G
h H W -σ
代入数据得U G =0.0923, v
e =0.0093 kg/ kg 气
停留时间计算
L
H A T
f τ＝
式中，τ──停留时间，s ；
A f ──降液管截面积，m 2；
H T ──板间距，m ； L ──液相流量，m 3/s 代入数据得τ＝9.1>5s 3．3．4堰及降液管设计
堰长：lw ＝0.8D=2720m 堰上清液层：h ow
3
/23
)
(
10
84.2W
OW l L E h -?=
式中 h ow ──堰上液流高度，m ； L ──液流量，m 3/h ； l w ──堰长，m ；
E ──液流收缩系数，一般情况下可取E =1，对计算结果影响不大。
代入数据得h ow =56mm 液面梯度:
b=(lw+D)=1.8D=3.06m
由图7－6得Wd/D=0.135
所以Wd ＝0.44 Z1=D-2Wd ＝2.5
h f ＝2.5 h L ＝2.5*0.1=0.25m 板上清液层高度的h L 计算 设h L ＝0.1m =-=ow L w
h h h .'0.1-0.056=0.044
取w h =0.4 , 则=
+=ow W L
h h h .0.04-+0.056=0.09m=90mm
降液管底部距下一板的间距h 0
=-=006.0.0w h h 0.04-0.006=0.034m
取ho=0.03m
3．3．5孔布置
取=0d 5mm 0
d t
=3.5
则t= 17.5mm 由图8-2得到a
A A 0
=7.5％
边缘区确定取 =s W 0.08m =c W 0.05m
=
+-=
)(2
s d W W D X 1.57m
=
-=
c W D r 2
1.65m 则X/r=0.95
由图8-3得到=a A 8m 2 则=0A 0.6m 2 孔数n
a
A n n ?=' 由图8-4得到'n =4000
则n ＝32000 3．3．6干板压降h d
对于筛板 L V d C
u h ρ
ρ2
051.0???
? ??=
式中 h d ——干板压降，m 液柱；
u 0——筛孔气速，m/s ；
C 0——流量系数。 代入数据得h d =0.0097m 3．3．7稳定性
由式h σ=4σ/(9810γL ×d0)= m
00095.0004
.05.47198104
.44=???
U 0M =4.4 C0V
L h h γγσ/ )113.00056.0(-+
=4.4*0.70V
L h h γγσ/ )113.00056.0(-+
=1.25m/s
K= U 0 /U 0M =1.13/1.25=0.91
按漏夜下限气速考虑的负荷下限为设计值之109%. 3．3．8塔板压降
v
P
A V
F ρ=
式中 F 0——气相动能因子，kg 1/2/（m ·s ）；
V ——气相流量，m 3/s ； A P ——鼓泡区面积，m 2； ρv ——气相密度，kg/ m 3。
代入数据得F 0=7.28 kg 1/2/（m ·s ）查得h 1=0.055m 则h p =0.064m
3．3．9降液管内液面高度H d
降液管内液面高度H d 代表液体通过一层塔板时所需的液位高度，可用下式计算
H d =h w + h ow +Δ+ h t + h d 式中 H d ——降液管内液面高度，m ；
h w ——外堰高度，m ；
h ow ——堰上液流高度，m ；
Δ——出口堰之间的液面梯度，m ；
h t ——气体通过一块塔板的压降，m 液柱； h d ——液体通过降液管的压降，m 液柱。
对于筛板和浮阀塔板，一般液面梯度Δ都很小，可以忽略。h d 可按下列经验公式计算
2
0153.0???
? ??=h
l L
h W d
式中 h d ——液体经过降液管的压降，m 液柱； L ——液相流量，m 3/s ；
H 0——降液管底部离塔板的距离，m ； l w ——堰长，m 。
为了防止由降液管引起的液泛现象，应满足下式
H d ≤υ（H T + h w ） （1-46）
式中 H T ——板间距，m ；
υ——泡沫层的相对密度，对于容易起泡的物系，υ=0.3~0.4；对于不易起泡的物系，υ=0.6~0.7；对于一般物系，υ=0.5。 代入数据得H d =m
2H d - h w =0.33m<υ（H T + h w ）=0.5*(0.5+0.4)=0.45m
3．3．10雾沫夹带量e V
雾沫夹带是下层塔板产生的雾滴被上升的气流带到上层塔板的现象。雾沫夹带将导致塔板效率下降。综合考虑生产能力和板效率，应该控制雾沫夹带量e V ＜0.1kg 液/kg 气。
2
.36
)
5.2(
10
7.5L
T G
V h H u e -?=
-σ 式中 e V ——雾沫夹带量，kg 液/kg 气；
σ——液体的表面张力；N/ m ； H T ——板间距；m ；
h L ——板上清液层高度，m ；
u G ——液层上部的气体速度，对于单流型塔板：u G ＝V / A T －A f ，m/s ；
V ——气体流量，m 3/s ；
代入数据得e V ＝0.00003<0.1kg 液/kg 气 3．3．10负荷曲线
3．3．10．1过量液沫夹带线
根据前面液沫夹带的较核选择表达式：1F
8.036.1=??+-KC
A Z
q q F
b nls v
l v nvs
ρρρ
可得液沫夹带线方程： n v s q =0.44687-4.895nls q 3．3．10．2液相下限线
对于平直堰，其堰上液头高度ow h 必须大于0.006m ， 则取
ow h =0.006m ，可确定液相流量的下限
取E=1，代入 lw ，可求得lw 的值，则 Lh=3.07*lw=3.159m/h 与纵轴平行 3.3.10.3液相上限线
τ
=5S 时降液的最大流量为：
令 =
5s
=?=5/3600H A q T d nvh 360 m 3/h
3．3．10．4严重漏液线
当阀孔的动能因子低于5时将会发生严重漏夜，故取50=F 时，
计算相应气相流量
v
F u ρ0
0=
=0. 775
则u A q nvh 003600?= =1674 m 3/h ,与横轴平行 3.3.10.5浆液管液泛线
令 m
l q E h W VLh ow 006.010
84.23
/23
=???
? ???=-H d ’=H T +h W Φ
=
d
H VLs
T
d q H A ?=τ
将 其中 Δ=0
为避免降液管液泛的发生，应使
??
?
??
?+h H H w T d ψ
…………………………………………（*）。 其中 w h =0.04m
3
/21084.23
?????
?
??=-l q h w nlh E ow
h f = h o +h l +h σ其中h σ可忽略不记
???
?
???=g u h l v 234.5020ρρ ??? ??+=h h h ow w l ε0
将各式代入（*）式可得液泛方程线： 3.01* 10-5 *q
nvh
=35-0.88* qLh 2/3-3.39*0.0001* qLh 2
计算降液管液泛线上 3.4再沸器设计
再沸器壳程与管程的设计
3.4.1物性数据
3.4.1.1壳程凝液在温度（100℃）下的物性数据：
潜热：r c =2257Kg
KJ
/
热导率：λ c =0.6813w/(m*K)
d
f OW W d h h h h H ++?++=2
8
2
2
1018.1153.02???
?
???=???? ??==-b
W nLs
b
W nLs
d
d h l q h l q g u
h ζ
粘度：μc =0.287mPa ·s 密度：ρc =958.1kg/m 3
3.4.1.2管程流体在（C o 25.62,2.84bar ）下的物性数据
潜热：r b =280Kg KJ / 液相热导率：λ
b
=79.6mw/(m ·K)
液相粘度：μb =0.070667mPa ·s 液相密度：ρb =443.162kg/m 3
液相定比压热容：Cpb=1.703Kg KJ /·K 表面张力：σb ＝0.005168N/m
气相粘度：μv =0.00883mPa ·s 气相密度：ρv =38.8kg/m 3
蒸气压曲线斜率（Δt/ΔP ）=0.00438 m 2 K/kg
3.4.2估算设备尺寸
热流量： = Mw ·V’ ·r b ·1000/3600
= 1744066.776w
传热温差： =100- C o 25.62=38.75K
假设传热系数：K=650W/( m 2 K)
估算传热面积Ap =49.7276 m 2 拟用传热管规格为：Ф38×3mm,管长L=4500mm
则传热管数： =102 若将传热管按正三角形排列，按式 N T =3a(a+1)+1; b=2a+1 得：b=11 管心距：t=1.4*do=0.0532m
则 壳径： =0.627m
取 D= 0.800m
取 管程进口直径：Di=0.24m 管程出口直径：Do=0.30m
c
c b b R D D Q γγ==b m t T t -=?m
R
t K Q ??=
0)3~2()1(d b t D S +-=0
)3~2()1(d b t D S +-=L
d A N p
T 0π=
3.5.1塔顶冷凝器
拟用32℃水为冷却剂，出口温度为38℃走壳程。 管程温度为47.25℃
管程流率：q mVs =6489kg/h 取潜热r=353.53kJ/kg 传热速率：Q=q mVs ?r=637kw 壳程取焓变：ΔH=125.8kJ/kg 则壳程流率：qc=Q/ΔH=18235.7kg/h 假设传热系数：K=650 w/(m 2?o C)
则传热面积： 3.5.2泵的设计
进料泵(两台，一用一备) F=322.3Kmol/h=
s kg /767.33600
08
.4210003.322=??
进料：3/561.462m kg F =ρ cp F 210084.8-?=μ
s m F
V F
/10146.83
3
?==
ρ
初选：s m u /3= m u
V
D 0588.04==
π
选水煤气管 υ70×3.75，do=0.068m=68mm
s m d
V
u /2442.24
2
==
π
符合一般要求流速为1—3m/s
5
10732.8Re ?==
μ
ρ
du
λ= 01644.07543.001227.038
.0=+
e
R
C t t t t t m 000.1238
25.473225.47ln
)3825.47()3225.47(2
1ln 21=-----=???-?=?267.81m
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K Q A =??=
中国石化扬子石油化工股份有限公司乙烯装置节能改造 丙烯精馏塔(E-DA-406N)安装说明及技术要求 一．概述： 扬子石化乙烯装置丙烯精馏塔（E-DA-406N，φ4000) 为新建塔；塔内件采用浙江工业大学专利塔盘——DJ塔盘，由浙江工业大学化学工程设计研究所设计，苏州市科迪石化工程有限公司制造，共82层。预焊件已先期焊接，故本次只安装塔内件(包括塔板和分布器)。 二．塔盘及分布器的安装： 安装工作自下而上进行。 1.根据图1112-406N-01中管口方位图，确定单、双层降液板的方位；单、双层降液板 的方位互成90°。 2.根据图1112-406N-02和1112-406N-03所示的结构情况，以一层塔盘为单元，在塔 外进行组合以备吊装入塔。在组合这层塔盘时，零部件上的标记必须和该层所要求的标记相符。安装后，塔盘面水平度在整个面上的公差为9mm,降液管溢流堰顶端水平度公差为6mm，堰高允差为±3.0mm。首先组装梁和降液管，待降液管定位后再依次安装塔板,特别注意塔板序号及导流板方向。 3.1#～19#塔盘和降液管相同(序列号为1开头)；20#～82#塔盘和降液管相同(序列号 为2开头）。 4.进料分布器(管口11A,B)的安装见图1112-406N-11，分布管开孔向下。安装后，整 体水平度公差为6mm，调平后用螺栓固定。 5.回流分布器(管口10)的安装见图1112-406N-10，分布管开孔向下。安装后，整体水 平度公差为6mm，调平后用螺栓固定。 6.管口49、50的内接部分现场制作，详见图1112-406N-09。 7.人孔分别在塔顶、16#、32#、48#、64#塔盘之下。 三．说明： 1.若本公司所出图纸与现场情况不一致时，应由扬子石化的有关部门、设计方代表及 施工方代表现场协商解决并备案。
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
独山子石化千万吨炼油及百万吨乙烯项目丙烯精馏塔吊装方案 中国石油天然气第六建设公司 2006年11月27日
目录 一．设备的主要参数 (1) 二．编制依据 (1) 三．吊装方案的选择 (1) 四．单门型液压吊装系统的配置 (4) 五．吊耳的设置 (5) 六.溜尾吊车的最大受力 (5) 七.有关受力计算 (5) 八.吊索具的选用 (8) 九.吊装平面布置 (10) 十．吊装施工组织机构 (10) 十一.进度计划 (11) 十二.德马格CC—2800—1型600t履带吊的主要起重性能表 (12) 十三. 吊装安全技术措施 (12) 十四. 设备吊装所需的机具及材料 (13) 附图施工进度计划 (16)
一．设备的主要参数 根据施工蓝图，独山子石化乙烯裂解装置中的两台丙烯精馏塔(C-5501A/B)的空塔重量为900t，增加劳动保护、焊接内件等后吊装重量约为1200t，塔体的内径为φ5700mm，塔体的高度为107900mm，设备的基础标高为▽+0.3m。 二．编制依据 1．SH/T3536—2002《石油化工工程起重施工规范》 2．HG 20201—2000《工程建设安装工程起重施工规范》 3．SH/T3515—2003《大型设备吊装工程施工工艺标准》 4．KRAMO液压吊装系统设计计算书 5．丙烯精馏塔(C-5501A/B)的设计图纸 6．乙烯装置的设备平面图 三．吊装方案的选择 对这2台超大型设备的吊装，其实吊装方案的选择只有两种：一种是分段吊装，在空中组对、焊接和热处理，并在直立的状态下进行水压试验；另一种是在地面上将塔设备组焊成整体，并且在地面上做完热处理和水压试验，在将梯子、平台及附塔管线等装上之后，然后再整体吊装。从技术上来看，这两种吊装方案都是可行的，都能达到将塔设备吊装就位的目的。但经过分析、比较和充分地论证，我们认为将超大型设备在地面的滚胎上卧式组对焊接成整体，并将附塔管线、梯子、平台、防腐保温、电气仪表等工作尽可能在地面上完成后，再进行整体吊装的方案更为合理些，其理由如下： 1.可以最大限度地保证设备组对和焊接的质量 设备在地面上组焊可以使用滚胎、自动焊等机具，其组焊条件与制造厂内的条件差不多，与在空中组对和焊接相比，设备在地面上组对的尺寸容易控制，焊接的质量也有保证。 2.可以最大限度地缩短安装工期 设备如果分段吊装，在空中组对和焊接，则只有一个工作面，并且只能在白天作业，因为在夜间不允许进行高空作业。 而设备如果在地面上组对、焊接，就可以有很多个工作面，可以根据工程进度的需要增加组焊机具或人力，可以三班倒，每天24小时连续作业，这样可以大大地缩短设备组对和焊接的时间，缩短设备安装的工期。 3.有利于施工的安全
第40卷第9期2012年9月化学工程 CHEMICAL ENGINEERING （CHINA ）Vol．40No．9Sep．2012 收稿日期：2011-11-01作者简介：曹媛维（1979—），女，硕士，工程师，主要从事乙烯装置的工艺设计工作，电话：（010）58676692， E-mail ：caoyuanwei@hqcec．com 。乙烯装置丙烯精馏塔优化设计 曹媛维 （中国寰球工程公司，北京100029） 摘要：针对近年来大型乙烯装置中的丙烯精馏塔操作不稳定、能耗大的问题，利用PRO /Ⅱ软件模拟分析该塔流程，总结出随着装置规模大型化该塔采用多溢流塔板形式，计算中应考虑塔板形式对板效率取值的影响。当进料组成与设计工况不符或装置负荷增大时导致产品不达标的情况，可增设进料口在非设计工况下不同位置进料以满足分离的要求， 并且塔顶冷凝器和塔底再沸器需要考虑充分的设计余量。并创造性提出了，在传统工艺流程基础上在塔顶冷凝器后增设排放冷凝器进一步回收丙烯的节能优化方案，为实际生产提供建议性指导。关键词：丙烯精馏塔；操作波动；PRO /Ⅱ模拟中图分类号：TQ 051．81 文献标识码：B 文章编号：1005-9954（2012）09-0074-05DOI ：10．3969/j．issn．1005-9954．2012．09．0017 Optimization design of propylene rectifying column in ethylene plant CAO Yuan-wei （China HuanQiu Contracting ＆Engineering Corporation ，Beijing 100029，China ） Abstract ：According to high energy consumption and instable operation problems of propylene rectifying column in large-scale ethylene plants ，the propylene rectifying column system was simulated with PRO/Ⅱsoftware．The conclusion is that the influence of the tray type on the tray efficiency should be considered in calculation ，and it is better to use multi-overflow tray type for large-scale ethylene plant．If the propylene product is substandard in the inconsistent feed composition case or the increased duty case ， the added feed nozzles are prefered to switch the diffierent feed location for different case．Enough design margin should be considered for the top condenser and the bottom reboiler．The energy saving optimization scheme that adding a new vent condenser after the top condenser to recover more propylene product is creatively put forward ，which provides the constructive guidance for the actual production．Key words ：propylene rectifying column ；operation fluctuation ；PRO /Ⅱsimulation 丙烯主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷以 及异丙醇等， 是仅次于乙烯的重要石油化工原料［1］ 。丙烯衍生物的快速发展带动了丙烯需求的快速增长， 据估计从2006年到2015年全球范围内丙烯需求仍以4．9%的速度持续增长，中国的丙烯需求预计年均 增长达到6．3%［2］ 。目前从市场份额看，来自乙烯装置的丙烯占到59%，从炼厂轻烃分离装置回收的丙烯占到35%。本文针对乙烯装置实际运行中丙烯精馏塔进料组成和负荷波动大导致产品不合格、能耗高的问题，利用流程模拟软件PRO /Ⅱ优化该塔操作参数，并探索性地提出在冷凝器出口增设排放冷凝器进一步回收丙烯产品的工艺，为丙烯精馏塔在实际操作 中低能耗、平稳运行提供理论指导和建议。1原始工况的模拟计算 1．1 模拟计算条件 本模拟计算以80万t /a 乙烯装置丙烯精馏塔为例，该塔进料组成条件如表1所示。采出丙烯产品的规格按照GB/T 7716—2002中聚合级丙烯优等品（摩 尔分数99．6%），塔釜丙烯控制指标为摩尔分数≤2%。1．2模拟过程1．2．1 模拟图与模拟参数选择 工业生产中由于受到运输和加工制造的限制，将丙烯精馏塔分成双塔串联或并联操作，但在模拟
年产5.4万吨丙烯精馏塔 的工艺设计
目录 摘要............................................................. I 第1章绪论.. (2) 1.1丙烯的性质 (2) 1.1.1 丙烯的物理性质 (2) 1.1.2 丙烯的化学性质 (2) 1.2丙烯的发展前景 (2) 1.3丙烯的生产技术进展 (3) 1.3.1 概况 (3) 1.3.2 丙烯的来源 (3) 1.3.3 丙烯的生产方法 (3) 1.3.4 丙烯生产新技术现状及发展趋势 (4) 第2章丙烯精馏塔的物料衡算及热量衡算 (4) 2.2.1 确定关键组分 (5) 2.2.2计算每小时塔顶产量 (5) 2.2.4物料衡算计算结果见表2.5 (7) 2.3塔温的确定 (8) 2.3.1 确定进料温度 (8) 2.3.2 确定塔顶温度 (8) 2.3.3 确定塔釜温度 (8) 第3章精馏塔板数及塔径的计算 (10) 3.1塔板数的计算 (10) 3.1.1 最小回流比的计算 (10) 3.1.2 计算最少理论板数 (11) 3.1.3 塔板数和实际回流比的确定 (11) 3.2确定进料位置 (11) 3.3全塔热量衡算 (12)
3.3.1 冷凝器的热量衡算 (12) 3.3.2 再沸器的热量衡算 (13) 3.3.3 全塔热量衡算 (13) 3.4板间距离的选定和塔径的确定 (14) 3.4.1 计算混合液塔顶、塔釜、进料的密度及气体的密度 (14) 3.4.2 求液体及气体的体积流量 (16) 3.4.3 初选板间距及塔径的估算 (17) 3.5浮阀塔塔板结构尺寸确定 (18) 3.5.1塔板布置 (18) 3.5.2 溢流堰及降液管设计计算 (19) 3.6塔高的计算 (21) 第四章流体力学计算及塔板负荷性能图 (22) 4.1水利学计算 (22) 4.1.1 塔板总压力降的计算 (22) 4.1.2 雾沫夹带 (23) 4.1.3 淹塔情况校核 (26) 4.2浮阀塔的负荷性能图 (27) 4.2.1 雾沫夹带线 (27) 4.2.2 液泛线 (28) 4.2.3 降液管超负荷线 (29) 4.2.4泄露线 (29) 4.2.5 液相下限线 (30) 4.2.6 操作点 (30) 总论 (32) 致谢 (33) 参考文献 (35) 附录 (38)
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
目录 第一章概述 (4) 第二章脱丙烯精馏塔工艺计算 (5) 2.1 设计方案简介 (5) 2.2 主要物性数据 (5) 2．3物料衡算 (5) 2.3.1确定关键组分塔顶、塔底的分布量. (6) 2.4确定塔操作条件 (6) 2.4.1.确定塔顶温度： (6) 2.4.2.确定进料温度。 (6) 2.4.3.确定塔底温度. (7) 2.4.4. 各组分相对挥发度 (7) 2.5确定最小回流比。 (8) 2.6理论塔板数与实际板数。 (8) 2.6.1.求定最少理论板数 (8) 2.6.2. 计算实际回流比R及理论塔板数 (9) 2.6.3.计算全塔平均板效率 (9) 2.6.4. 计算实际塔板数和进料板位置 (9) 2.7确定冷凝器和再沸器的热负荷 Q Q (10) ,C r 第三章物料的性质计算 (12) 3.1 求气液负荷 (12) 3.2 平均摩尔质量的计算 (12)
3.2.1 塔顶平均摩尔质量计算 (12) 3.2.2 进料平均摩尔质量计算. (12) 3.2.3 塔底平均摩尔质量计算. (13) 3.3 平均密度计算 (13) 3.3.1 气体平均密度计算 (13) 3.3.2 液体平均密度计算 (13) 3.3.3 液体平均表面张力计算。 (15) 3.3.4 液体平均粘度的计算。 (15) 第四章精馏塔的工艺尺寸计算。 (17) 4.1 塔高的计算。 (17) 4.1.1 塔径D的计算。 (17) 4.2 塔板设计 (18) 4.2.1 确定塔板溢流形式 (18) 4.2.2降液管以及溢流堰的尺寸 (18) 4.2.3核算阀孔动能因数及孔速 (20) 4.2.4计算塔板开孔率 (20) 4.2.5 浮阀塔板设计的校核 (20) 4.2.6 塔板负荷性能图。 (22) 第五章塔附属设备的设计 (25) 5.1主要接管尺寸的计算 (25) 5.1.1进料管 (25) 5.1.2回流管 (25)
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
精馏塔设计 目录 § 1 设计任务书 (1) § 1.1 设计条件 (1) § 2 概述 (1) § 2.1 塔型选择 (1) § 2.2 精馏塔操作条件的选择 (3) § 2.3 再沸器选择 (4) § 2.4 工艺流程 (4) § 2.5 处理能力及产品质量 (4) § 3 工艺设计 (5) § 3.1 系统物料衡算热量衡算 (5) § 3.2 单元设备计算 (9) § 4 管路设计及泵的选择 (28) § 4.1 进料管线管径 (28) § 4.2 原料泵P－101的选择 (31) § 5 辅助设备的设计和选型 (32)
§ 5.1 贮罐………………………………………………………………………………… 32 § 5.2 换热设备…………………………………………………………………………… 34 § 6 控制方案…………………………………………………………………………………… 34 附录1~………………………………………………………………………………………… 35 参考文献………………………………………………………………………………………… 37 后 记 (38) §1 设计任务书 §1.1 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 §2 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
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
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 -
化工原理课程设计丙烯丙烷筛板精馏塔 集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
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：大连 总板效率： 塔板位置：塔底 塔板形式：筛板 回流比： 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 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。
1. 设计题目：试设计一座分离乙烷和丙烯的板式连续精馏塔。 2. 设计任务物料处理量10万吨/年进料 组成 分离要求： 塔顶产品：丙烯含量2% 不出现丙烷及更重组分 塔底残液：乙烷含量2% 不出现甲烷塔操作条件：平均操作压力：27.4atm 进料热状况：饱和液体进料 进料温度:26 C 回流比：自选 单板压降：三0.7kPa 塔板类型：自选 工作日：每年300天，每天24小时连续运行 3.1.2清晰分隔物料衡算 确定轻重关键组分,选取C2H6为轻关键组分，C3H6为重关键组分。由于精馏的任务是把C2H6 C3H6与CH4 C3H8 C4H10混合物分开,按清晰分割情况确定各组分在塔顶、进料和塔底的数量，组成以及操作温度。 3.1.3 计算塔顶塔底组成，塔顶塔底温度 1. 各组分平均摩尔质量 M 0.05 16.04 0.35 30.70 0.15 42.081 0.20 44.097 0.25 58.124 40.99kg/Kmol 进料量F=1.0 108(M 300 24) 338.84 Kmol /h 由进料组成，进料量按清晰分割求D' , W' 1.F=338.84Kmol/h X D h 0.02 X WI 0.02 2.乙烷为轻关键组分，丙烯为重关键组分。 3. f l338.84 0.35 118.594Kmol /h f h338.84 0.15 50.826Kmol / h L h 4.计算f i f i i 1 i h
D=114.5+2.68+338.84 X 0.05=134.122 W=4.094+48.146+338.84X (0.25+0.20)=204.72 塔顶温度D 。由露点方程计算 查2.74MpaT=397.4 p sia 设1C d i d h 338.84 203.30 203.30 (0.05 0.35) 135.54 0.02 135.54 5.W L 1 0.02 0.02 4.094 f W 118.594 X Dh 1 X Dh W L 2.68 W h h d h 50.826 d i 114.5 W L 4.094 27.97 1 0.02 4.094 114.5 0.02 l " 4^94 135^4) 2.68 48.146 d h W h 2.68 48.146 0.056
目录 任务书 (1) 第一章精馏概述 (1) 1．1精馏概述 (1) 1．2设计原则 (1) 1．3精馏塔说明 (2) 1．3．1精馏塔主体 (2) 1．3．2 再沸器 (2) 1．3．3 冷凝器 (2) 第二章方案流程简介 (3) 2．1工艺流程 (3) 2．2 系统保障与维护 (4) 2．2．1物料的储存和运输 (4) 2．2．2必要的检测手段 (4) 2．2．3 调节装置 (4) 2．3工艺参数与操作条件 (4) 2．4流程简图 (5) 第三章工艺计算 (6) 3．1工艺计算 (6) 3．1．1物料衡算 3．1．2塔板计算 (6) 3．2计算机计算 (7) 3.3.1物性数据 (9) 3.3精馏塔工艺设计 (9) 3．3．2塔径与塔高估算 (9) 3．3．3塔径初步核算 (11) 3．3．4堰及降液管设计 (11) 3．3．5孔布置 (12) 3．3．6干板压降h d (12) 3．3．7稳定性 (13) 3．3．8塔板压降 (13) 3．3．9降液管内液面高度H d (13) 3．3．10雾沫夹带量e V (14) 3．3．10负荷曲线 (14) 3．3．10．1过量液沫夹带线 (14) 3．3．10．2液相下限线 (15) 3.3.10.3液相上限线 (15) 3．3．10．4严重漏液线 (15) 3.3.10.5浆液管液泛线 (15) 3.4再沸器设计 (16)
3.4.1物性数据.......................................................................................16 3.4.1.1壳程凝液在温度（100℃）下的物性数据 ..........................................16 3.4.1.2管程流体在（C o 25.62,2.84bar ）下的物性数据 ..............................17 3.4.2估算设备尺寸.................................................................................17 3.5.1塔顶冷凝器....................................................................................18 3.5.2泵的设计 ....................................................................................18 3.5.3管路设计......................................................................................20 3.5.3.1进料管线....................................................................................20 3.5.3.2塔顶蒸汽管.................................................................................20 3.5.3.3塔顶产品管.................................................................................21 3.5.3.4 回流管.......................................................................................21 3.5.3.5釜液流出管 .................................................................................21 3.5.3.6仪表接管 ....................................................................................21 附录： 参考文献 (22)