乙基苯-苯乙烯精馏塔设计

精馏操作型问题的特点及基本类型

精馏操作型问题的特点是：精馏塔已经给定（设塔板效率已知）。即N、N1（或进料位置，通常不一定是最佳进料位置）为已知量，其主要类型如下：

（1）对现有的精馏塔，在给定精馏条件下，核算其可能达到的分离程度。如：已知N、N1、α、F、xF、q、R及W，求D、xD、xW。

（2）对运行中的精馏塔，当某一操作条件改变时，分析分离效果的变化；是否能获得合格的产品及此需采取的措施；还会产生什么其他的影响。如：

①已知N、N1、α、F、xF、q、R不变，若V’减小时，分析D、xD、xW的变化趋势；

②已知N、N1、α、F、xF、q、V’不变，若xF下降，能否采取什么措施使xD不降低？

通常对类型2，操作条件的变化将引起塔内液。汽流量的改变，并影响塔板效率，若这一影响甚小而能忽略，便可把操作中精馏塔的理论板数视不不变。这是进行精馏塔操作分析时的一个前提条件。

精馏塔操作型问题的分析方法

1.定性分析方法

操作条件改变所引起分离结果（xD、xW等）的变化必须同时满足全塔物料衡算和逐板组成变化两关系，但二者所起的作用并不相同。分离结果的改变是由于塔板分离能力（即经过一层理论板后，汽相的增浓程度或液相的减浓程度的改变引起逐板组成发生变化所致，而其变化的程度则受全塔物料衡算关系的约束，因此定性分析时应首先考察逐板组成变化关系。

逐板组成变化关系可用M-T图解法直观地表示，其基本步骤是画出精馏段、提馏段二操作线：先利用已知条件及物料衡算定出xD、xW，再根据点a(xD,xD)及c(0,xD/(R+1))画出精馏段操作线，并与进料q线相交于点d(xD,yD)，然后连点d与b(xW,xW)即得提馏段操作线。原则上，上述步骤也适用于定性分析时二操作线的作法，但通常点a、b不易同时确定（除非D、W均不变，否则仅利用FxF=DxD+WxW，无法从xD的变化趋势确定出xW的变化趋势），因此上述作法通常要稍作改动。即画提馏段操作线时不再连点d与b，而是从点d作斜率为L’/V’的直线。

处理量为105Kmol的乙烯精馏塔设计 - 1 - 目录 第一章 乙烯精馏塔设计文献综述

第一节 关于乙烯及其制取方法 1.1.1 乙烯生产概

况3 1.1.2 乙烯生产方法概述3 1.1.3 乙烯作为化工原

料6 第二节 精馏塔 1.2.1 填料

塔7 1.2.2 板式塔设

计8 1.2.3 板式塔的性能要

求9 1.2.4 板式塔中气、液相的异常流动10 1.2.5 塔板上气液两相接触状

态10 1.2.6 常用塔板的类

型11 1.2.7 板式塔和填料塔的性能比

较14 第二章 工艺流程简介 第一节 顺序分离流

程 16 第二节 前脱乙烷流程 18 第三节 前脱丙烷分离流

程 18 第四节 前、后加氢流

程 18 第三章 工艺及结构设计计算 第一节 工艺

设计计算 设计条件20 3.1.1 全塔的物

料衡算20 3.1.2 平均分子量的计算20 3.1.3 相对挥发

度20 3.1.4 塔内气、液相流

量20 3.1.5 理论塔板

数21 3.1.6 塔径的确

定21 3.1.7 塔板布置、溢流装置 处理量为105Kmol的乙烯精馏塔设计 - 2 - 和其余结构尺寸的选

取24 3.1.8 浮阀尺寸与排

列25 3.1.9 塔板校

核26 3.1.10负荷性能

图28 第二节 结构设计计算 3.2.1 塔板结构设计32 3.2.2 塔底高度、塔顶高度 人孔数塔总

高33 3.2.3 主要接管尺寸确

定34 3.2.4 仪表

管34 第三节 强度计算及校核 3.3.1 塔壳强

度计算36 3.3.2 质量载荷计算36 3.3.3 塔的自振周期计

算37 3.3.4 地震载荷及地震弯矩计

算37 3.3.5 风载荷及风弯矩计

算39 3.3.6 最大弯矩计

算42 3.3.7 圆筒应力校核42 3.3.8 裙座壳轴向应力校

核47 3.3.9 基础环设

计47 3.3.10 地脚螺栓 48 3.3.11 裙座与塔壳对接焊缝校

核 49 3.3.12 开孔补强计算 49

第7章分离单元模拟Part B

作者：武佳孙兰义第7章分离单元模拟Part B

7.1 概述7.2 精馏塔的简捷设计模块DSTWU7.3 精馏塔的简捷校核模块Distl7.4 精馏塔的严格计算模块RadFrac7.5 塔板和填料的设计与校核7.6 连续萃取模块Extract7.7 吸收示例7.1 概述

模块说明功能适用对象DSTWU使用Winn-Underwood-Gilliland方法的多组分精馏的简捷设计模块确定最小回流比、最小理论板数以及实际回流比、实际理论板数等仅有一股进料和两股产品的简单精馏塔

Distl使用

Edmister方法的多组分精馏的简捷校核模块计算产品组成仅有一股进料和两股产品的简单精馏塔RadFrac单个塔的两相或三相严格计算模块精馏塔的严格核算和设计计算普通精馏、吸收、汽提、萃取精馏、共沸精馏、三相精馏、反应精馏等Extract液-液萃取严格计算模块液-液萃取严格计算萃取塔MultiFrac严格法多塔蒸馏模块对一些复杂的多塔进行严格核算和设计计算原油常减压蒸馏塔、吸收/汽提塔组合等SCFrac简捷法多塔蒸馏模块确定产品组成和流率、估算每个塔段理论板数和热负荷等原油常减压蒸馏塔等PetroFrac石油蒸馏模块对石油炼制工业中的复杂塔进行严格核算和设计计算预闪蒸塔、原油常减压蒸馏塔、催化裂化主分馏塔、乙烯装置初馏塔和急冷塔组合等RateFrac非平衡级速率模块精馏塔的严格核算和设计计算蒸馏塔、吸收塔、汽提塔、共沸精馏、反应精馏等

DSTWU是多组分精馏的简捷设计模块，针对相对挥发度近似恒定的物系开发，用于计算仅有一股进料和两股产品的简单精馏塔。DSTWU模块用Winn-Underwood-Gilliland方法进行精馏塔的简捷设计计算。7.2 精馏塔的简捷设计模块DSTWU7.2 精馏塔的简捷设计模块DSTWU

DSTWU模块计算精度不高，常用于初步设计，当存在共沸物时，计算结果可能会出现错误，DSTWU模块的计算结果可以为严格精馏计算提供合适的初值。通过Winn方程（之后Fenske对Winn方程进行了完善）计算最小理论板数，使用Underwood方程计算最小回流比，根据Gilliland关联图来确定操作回流比下的理论板数或一定理论板数下所需要的回流比。7.2 精馏塔的简捷设计模块DSTWU

对于年产20万吨苯乙烯的初步设计，我们首先需要考虑工艺流程和工艺条件。以下是一个初步的设计方案。

1.原料处理

苯和乙烯是苯乙烯生产的主要原料。首先，将苯和乙烯送入储罐中进行储存。然后，通过泵送系统将苯和乙烯送入反应器中。

2.反应器

反应器是制备苯乙烯的关键设备。在反应器中，苯和乙烯通过热解反应生成苯乙烯。为了提高反应效率和产量，可以采用催化剂，并调节反应器的工艺条件，如温度、压力和反应时间。

3.分离装置

反应后的混合物需要进行分离，以得到纯净的苯乙烯。分离装置包括精馏塔和冷凝器。在精馏塔中，将混合物加热使其分馏，使苯乙烯和其他成分的沸点不同，从而分离它们。冷凝器用于将蒸汽冷却成液体，得到纯净的苯乙烯。

4.储存与运输

得到的苯乙烯将被储存在专门的储存罐中，并通过管道运输到需要的地方。

在这个初步设计方案中，需要考虑以下几个关键问题：

1.反应器的选择和设计，包括反应器的类型、尺寸和催化剂的选择。

2.分离装置的设计，包括精馏塔和冷凝器的尺寸和操作条件。 3.安全措施，包括防止反应过程中发生事故的措施以及储存和运输过程中的安全措施。

4.能源消耗和环保考虑，包括对能源的利用效率的优化和对废物处理的考虑。

总结起来，年产20万吨苯乙烯的初步设计方案涉及到原料处理、反应器、分离装置、储存与运输等多个方面。在设计过程中需要综合考虑工艺流程和工艺条件，并注重安全措施和环保考虑。