塔设备设计说明书
概述：
塔设备的设计和选型是建立在对冷却工段、精制工段流程的模拟、优化的基础上。在满足工艺要求的条件下，考虑设备的固定投资费用和操作费用，进行进一步模拟计算、设计和选型。设计主要包括工艺参数设计、基本参数设计和机械设计。工艺参数设计对该塔的生产能力、分离效果、物料和能量等操作参数作了设计；基本参数设计部分完成了塔设备的选型、塔板的选型和参数设计、塔板负荷性能校核等内容的设计；机械工程设计部分设计内容为塔设备的材质壁厚、封头、开口和支座地基等，同时对塔的机械性能做了校核。
我们完成了对全厂14座塔设备的工艺参数设计、基本参数设计和机械设计，并选取其中最有代表性的C2精馏塔T0408给出了详细的计算和选型说明。
第一部分：C2精馏塔-连续精馏筛板塔T0408设计说明书
一．设计任务书
进料组成：
进料状态：气液两相进料，气相分率0.2227491；
进料压力：35.53atm;
单板压降：≤0.7KPa
分离要求：馏出液中轻关键组分C2H4摩尔含量:≥99.7％
回流比：自定
摘要：
采用筛板精馏塔，塔高58.33米，塔径1.6米，按模拟结果显示塔板数为98（含塔顶冷凝和塔底再沸部分）。塔顶使用全凝器，回流比为7。精馏段实际板数为50，提馏段实际板数为46。实际加料位置在第51块板(从上往下数)，操作弹性为2.94。通过板压降、漏液、液泛、雾沫夹带的流体力学验算，均在安全操作范围内。
塔的附属设备中，所有管线均采用无缝钢管。
二．设计方案的选择和论证
1．设计流程
本设计任务为分离轻烃混合物。对于多元混合物的分离，采用连续精馏流程。设计中采用气液两相进料。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝。
连续精馏塔流程流程图
2．设计思路
在本次设计中，我们进行的是轻烃多元物系的精馏分离，这次所用的就是筛板式连续精馏塔。蒸馏是物料在塔内的多次部分汽化与多次部分冷凝所实现分离的。热量自塔釜输入，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。本设计用全凝器，因为可以准确的控制回流比。此次设计采用高压法。故采用间接加热，所以需要再沸器。
设计思路流程图
三．塔板的工艺设计
1.基础物性数据
（1）操作温度
精馏段平均温度： t m1=267.4317 K
提馏段平均温度： t m2=278.512 K
（2）操作压强
精馏段平均操作压力： P m1= 3565021 Pa
提馏段平均操作压力： P m2=3600119 Pa
（3）平均摩尔质量的计算
精馏段平均摩尔质量： M V1= 28.0995 g/mol M L1= 28.1098 g/mol 提馏段平均摩尔质量： M V2=29.0543 g/mol
M L2= 29.0775 g/mol （4）平均密度计算
精馏段气相密度: ρv1=79.9535 kg/m3
提留段气相密度：ρv2= 81.1389 kg/m3
精馏段液相密度：ρL1 = 372.2888 kg/m3
提馏段液相密度：ρL2 = 363.2018 kg/m3
（5）液体平均表面张力计算
精馏段平均表面张力：σ1= 0.005396 N/m
提馏段平均表面张力：σ2= 0.004895 N/m
（6）液体平均粘度计算
塔顶液相平均的黏度：μD=0.05243 mPa﹒s
进料板液相平均黏度：μF=0.05246 mPa﹒s
塔底板液相平均黏度：μW=0.04300 mPa﹒s
精馏过程Aspen模拟数据
（7）气液相体积流率为
精馏段 V S1=0.103097 m3/s
L S1=0.019461 m3/s
提馏段 V S2=0.099845 m3/s
L S2=0.022816 m3/s 2．物料衡算、回流比和塔板数的确定
（1）塔的物料衡算
Aspen模拟数据如下
(2)回流比的确定
由模拟数据得回流比R=7
(3)求精馏塔的气液相负荷
L=R×D=7×131.39=919.73 kmol/h
V=（R＋1）D=（7+1）×131.39=1051.12 kmol/h
Lˊ=L+（1-ψ）F=919.73+（1-0.2276）×152.64=1037.63 kmol/h Vˊ=V-ψF=1051.12-0.2276×152.64=1016.38 kmol/h
(4)实际板数的求取
有Aspen模拟得到N=96
3．精馏塔工艺尺寸的计算
（1）塔径的计算
由Aspen模拟数据得塔径D=1.6 m
则实际空塔气速为 u=4V S/D2/π=4*0.101471/1.62/π=0.05049 m/s （2）精馏塔有效高度的计算
取板间距H T=0.5 m
精馏段有效高度为
Z精=（N精-1）×H T=49×0.5=24.5 m
提馏段有效高度为
Z提=（N提-1）×H T=45×0.5=22.5 m
在进料板上方开一人孔，其高度为0.8 m。
故精馏塔的有效高度为
Z=Z精+Z提+0.8=24.5+22.5+0.8=47.8 m
4.降液管、溢流装置设计
因塔径D=1.6 m可采用单溢流、弓形降液管、凹形受液盘及平直堰，不设进口堰。
（1）溢流堰长l w
取堰长l w=1.12 m
（2）溢流堰堰高h w
h w=h L-h ow
取E=1.0，则
h ow=(2.84/1000)E(L h/l w)2/3=(2.84/1000) ×(82.1376/1.12)2/3=0.04976 m
取板上清液层高度h L=0.09 m
故 h w=h L-h ow=0.09-0.04976=0.04024 m
（3）降液管的宽度W d和降液管的面积f A
由l w/D=0.7，查得W d/D=0.1430, A f/A T=0.0878
故 W d=0.1430×1.6=0.2288 m
A f=0.0878A T=0.0878×2.0096=0.1764 m
