丙烯、丙烷精馏装置设计

丙烯——丙烷精馏塔的机械设计Abstract选材的各种强度指标，设计压力与设计温度的确定，壁厚计算，各结构强度校核等及塔结构设计，确保塔的高效生产。

Key Words：许用应力；稳定性；强度；结构Contents.Abstract (I)1 前言 (1)1.1 塔设备的现状与发展 (1)1.2 塔设备的分类及一般构造 (1)1.3 塔设备的材料 (2)1.4 简述本设计中选用的塔板形式——浮阀塔 (2)2 塔的机械强度设计 (4)2.1 主要设计条件及工艺参数 (4)2.2 选择材料 (4)2.3 按计算压力计算筒体和封头的壁厚 (4)2.4 塔的质量载荷计算 (4)2.4.1 塔壳和裙座的质量 (4)2.4.2 塔内构件质量 (5)2.4.3 人孔、法兰、接管与附属物的质量 (5)2.4.4 保温材料质量 (5)2.4.5 平台、扶梯质量 (5)2.4.6 操作时塔内物料质量 (5)2.4.7 充水质量 (5)2.4.8 全塔操作质量 (6)2.4.9 全塔最小质量 (6)2.4.10 全塔最大质量 (6)2.5 塔的自振周期计算 (6)2.6地震载荷计算 (7)2.7 风载荷计算 (8)2.7.1 风力计算 (8)2.7.2 风弯矩计算 (9)2.7.3 各种载荷引起的轴向应力 (10)2.8 筒体和裙座危险截面的强度和稳定性校核 (11)2.8.1 筒体的强度与稳定性校核 (11)2.8.2 裙座的稳定性校核 (11)2.9 筒体和裙座水压试验应力校核 (11)2.9.1 筒体水压试验应力校核 (11)2.9.2 裙座水压试验应力校核 (12)2.10 基础环设计 (13)2.10.1 基础环尺寸 (13)2.10.2 基础环应力校核 (13)2.10.3 基础环厚度 (13)2.11 地脚螺栓设计 (13)2.11.1 地脚螺栓承受的最大拉应力 (13)2.11.2 地脚螺栓直径 (13)2.12 补强计算（此处只对人孔进行补强计算） (15)2.12.1 部分参数： (15)2.12.2 补强及补强方法判断 (15)2.12.3 有效补强范围 (15)2.12.4 有效补强面积 (15)2.12.5 计算结果 (15)3 标准化零部件的选择 (17)3.1 塔体人孔设计 (17)3.2 裙座人孔设计 (17)4 辅助装置及附件 (18)4.1 丝网除沫器的结构 (18)4.2 进出料接管 (18)4.2.1 进料管和回流管 (18)4.2.2 塔底出料管 (18)4.2.3 气体进出口管 (18)4.3管法兰 (18)5.4吊柱 (18)5.5保温结构 (18)总结 (19)参考文献 (20)附录A 主要符号说明 (21)致谢 (22)1 前言塔设备是石油化工等生产中的重要设备之一。

化工原理课程设计丙烯丙烷筛板精馏塔化工原理课程设计是化学工程专业学生学习的重要门课，它涉及到了化学工程领域中的各种基础理论和实际操作技能。

而其中的丙烯丙烷筛板精馏塔是化学工程中常见的分离设备，其设计和操作都非常重要。

本文将介绍化工原理课程设计中丙烯丙烷筛板精馏塔的相关知识和实践操作。

一、丙烯丙烷的物理化学性质丙烯和丙烷是两种结构相近的烃类化合物，它们都是无色、无味、无毒的气体。

它们的分子量分别为42 g/mol和44 g/mol。

它们的熔点和沸点都比较低，分别为-185.2℃和-47.6℃以及-42.1℃和-0.5℃。

在常温常压下，丙烯和丙烷都是易燃的气体，丙烯比丙烷更易燃，爆炸极限范围也更广。

二、筛板精馏塔的原理和结构筛板精馏塔是分离和提纯液体混合物的一种常见设备，它的热和质量传递效果、节能效果和运行稳定性都非常优秀。

它的基本结构由筛板、塔板、液相收集管、汽相收集管、塔体、进出料口和附件组成。

其中，筛板用于液相在塔内的分布和降温，塔板用于汽相的分布和降温，液相收集管和汽相收集管用于收集液相和汽相，进出料口用于引入和排出混合物，附件包括冷凝器、换热器、加热器、泵等。

筛板精馏塔的工作过程是：混合物通过进料口进入精馏塔，在筛板上分布后冷凝成液滴，通过塔板向上蒸发，在塔体中逐渐升温，汽相不断往上移动并在顶部冷凝成液体，液体沿着液相收集管流入下一层筛板，整个过程不断循环直至成品收集。

三、丙烯丙烷的筛板精馏塔设计丙烯和丙烷的物理化学性质较为相近，但在某些方面又有所不同，比如其沸点的差异较小等。

因此，设计丙烯丙烷精馏塔时需要根据实际情况进行合理的结构和操作参数的选择。

1. 塔板和筛板的选择：由于丙烷较丙烯更易于液相和汽相的分离，因此在塔内，丙烷往往会优先偏向于下方的液面。

为了更好地控制液体的分布和温度，建议使用细孔筛板，以增加液滴的表面积和扩散速度。

同时，也可以加装搅拌器或者微波辐射器以增加筛板上的流动力和混合效果。

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谢老师的指导和参阅！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0.62、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=1.23、塔板形式：浮阀4、处理量：F=50kml/h5、安装地点：烟台6、塔板设计位置：塔顶安装地点：烟台。

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0.62、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：1.2 1.4 1.63、塔板形式：浮阀4、处理量：F=64kml/h5、安装地点：烟台6、塔板设计位置：塔顶第二章精馏过程工艺及设备概述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，石油化工等工业中得到广泛应用，精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），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挥发度不同，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，实现原料混合液中各组分的分离，该过程是同时传热，传质的过程。

大连理工大学化工原理课程设计丙烯---丙烷精馏装置设计学生：班级：学号：指导老师：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！目录第一章概述 (3)第二章方案流程简介 (5)第三章精馏过程系统分析 (7)第四章再沸器的设计 (21)第五章辅助设备的设计 (30)第六章管路设计 (37)第七章控制方案 (40)设计心得及总结 (41)附录一主要符号说明 (42)附录二参考文献 (45)第一章概述精馏是分离过程中的重要单元操作之一，所用设备主要包括精馏塔及再沸器和冷凝器。

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。

本设计为浮阀塔，浮阀的突出优点是效率较高取消了结构复杂的上升管和泡罩。

当气体负荷较低时，浮阀的开度较小，漏夜量不多；气体负荷较高时，开度较大，阻力又不至于增加较大，所以这种塔板操作弹性较大，阻力比泡罩塔板大为减小，生产能力比其大。

缺点是使用久后，由于频繁活动而易脱落或被卡住，操作失常。

所以塔板和浮阀一般采用不锈钢材料。

2．再沸器作用：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。

本设计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。

立式热虹吸特点：▲循环推动力：釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。

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谢老师的指导和参阅！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%x98≥D釜液丙烯含量%≤x2W总板效率为0.62、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=1.23、塔板形式：浮阀4、处理量：F=50kml/h5、安装地点：烟台6、塔板设计位置：塔顶安装地点：烟台。

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0.62、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：1.2 1.4 1.63、塔板形式：浮阀4、处理量：F=64kml/h5、安装地点：烟台6、塔板设计位置：塔顶第二章精馏过程工艺及设备概述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，石油化工等工业中得到广泛应用，精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），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挥发度不同，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，实现原料混合液中各组分的分离，该过程是同时传热，传质的过程。

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：xf塔顶产品：x＝98％D≤2％塔底产品: xw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。

丙烯—丙烷板式精馏塔设计丙烯-丙烷分离是石油炼制过程中的重要操作之一、丙烯-丙烷板式精馏塔是进行该分离的常见设备之一、本文将介绍丙烯-丙烷板式精馏塔的设计。

一、塔内结构设计1.塔径和塔高：根据丙烯-丙烷的物理性质和进出料的要求，决定塔径和塔高。

一般来说，塔径选择在0.5到2.5米范围内，塔高选择在20到30米范围内。

2.装塔板设计：为了提高分离效率，常采用板式结构。

根据工艺要求和流体性质，确定装塔板的类型、布置和数量。

常用的板式结构有筛板和壳程板。

筛板形状为圆形孔，使得流体分布更均匀；壳程板则是在板上装置隔流器，使流体分配均匀。

塔板的数量根据物料组分和分离要求确定。

3.塔壳设计：塔壳一般采用圆筒形结构，确保塔内压力稳定。

根据设计要求和工艺条件，确定壳体材料和厚度。

二、热量平衡设计1.进料和出料的热量平衡计算：根据进出料的温度和流量，计算出料的焓值，从而得到进出料之间的热量差。

2.塔板的热量平衡计算：根据进出料的温度和流量，在塔板上进行热量平衡计算，以确定塔板上液体和气体的温度和流量。

3.塔壳的热量平衡计算：根据进出料的温度和流量，在塔壳内进行热量平衡计算，以确定塔壳内的温度和流量。

三、物料平衡设计1.塔板的物料平衡计算：根据塔板上液体和气体的温度和流量，计算塔板上液体和气体的物料平衡，以确定各组分的质量分数。

2.塔壳的物料平衡计算：根据塔壳内的温度和流量，计算塔壳内的物料平衡，以确定各组分的质量分数。

四、压力平衡设计1.压力损失计算：根据装塔板和塔壳的结构参数，计算出塔板和塔壳内的压力损失，以确定塔板和塔壳的工作压力。

2.压力平衡设计：根据丙烯-丙烷的物理性质和工艺要求，确定塔板和塔壳的工作压力，从而确保各部分之间的流体压力平衡。

五、其他设计考虑因素1.材料的选择：根据工艺要求和流体性质，选择适当的材料，以确保设备的耐腐蚀性和机械性能。

2.设备的安全性和可靠性：考虑设备的安全性和可靠性，采取必要的安全措施，如设置安全阀、温度传感器等。

第三章 精馏过程系统设计————丙烯、丙烷精馏装置设计3.1 设计条件1. 工艺条件：饱和液体进料，进料丙烯含量xf ＝65％（摩尔分数） 塔顶丙烯含量xD ＝98％，釜液丙烯含量xw≤2％，总板效率为0.6。

2．操作条件：1）塔顶操作压力：P=1.62MPa （表压） 2）加热剂及加热方法：加热剂——水蒸气 加热方法——间壁换热 3）冷却剂：循环冷却水 4）回流比系数：R/Rmin=1.4。

3．塔板形式：筛板 4．处理量：qnfh=70kmol/h 6．塔板设计位置：塔底3.2 物料衡算及热量衡算1物料衡算：w d f Wx Dx Fz WD F +=+= 其中： D ——塔顶采出 W ——塔底采出 F ——进料量Xd ——塔顶产品组成，摩尔分数Xw ——塔底产品组成，摩尔分数 Zf ——进料组成，摩尔分数解得结过果： h kmol D /9375.45= h kmol W /0625.24= 2．求质量流量：Md=0.98*42+0.02*44=42.04 kg/kmol; Mw=0.02*42+0.98*44=43.964 kg/kmol; Mf=0.65*42+0.35*44=42.7 kg/kmol则 qMd = D •Md/3600 =0.5364kg/s ; qMw = W•Mw/3600 =0.2939kg/s qf=F•Mf/3600=0.8303 kg/s 其中：Md ，Mw ，Mf ——塔顶，塔底，进料物流摩尔质量kg/kmol ； qMd ，qMd ，qf ——塔顶。

塔底，进料物流质量流量kg/s 。

3. 塔内气、液相流量：1）精馏段：L =R •D; V =(R+1)•D;2）提馏段：L'=L+q •F; V'=V-(1-q)•F; L'=V'+W; 其中q=1；则：L’=L+F; V’=V 4. 热量衡算1）再沸器热流量：Qr=V'•r'再沸器加热蒸气的质量流量：Gr= Qr/Rr2）冷凝器热流量：Qc=V •Cp •(t2-t1)冷凝器冷却剂的质量流量：Gc= Qc/(Cl •(t2-t1))3.3 塔板数的计算1 相对挥发度的计算：通过对给定的温度—组成表格，计算相对挥发度α α=Ka/Kb=(ya*xb)/(yb*xa)计算后平均，算得，1.72Mpa （绝）下α=1.131583 1.82Mpa （绝）下α=1.127408 平衡关系：x=y/(α-(α-1)y). 2 估算塔底的压力：已知塔顶的压力为1.62Mpa （表） 即1.72Mpa （绝） 工程经验每块塔板压降100mm 液柱，丙烷-丙烯：密度 460。

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。