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分离乙醇和水的混合物课程设计目录第一章概述 (3)1.1塔设备的类型 (3)1.2板式塔与填料塔的比较及选型 (3)1.2.1 板式塔与填料塔的比较及选型 (3)1.2.2 塔设备的选型 (4)第二章设计任务 (5)2.1 设计摘要 (5)2.2 设计任务及条件 (6)2.3 设计任务书 (6)第三章设计方案简介 (8)3.1 设计方案的确定 (8)3.1.1 装置流程的确定 (8)3.1.2 操作压力的选择 (8)3.1.3 进料状况的选择 (9)3.1.4 加热方式的选择 (9)3.1.5 回流比的选择 (9)3.2 塔板的类型与选择 (9)3.2.1 塔板的类型 (9)3.2.2 塔板的选择 (11)第四章浮阀塔精馏工艺设计……………………………………………………114.1 工艺计算………………………………………………………………………114.1.1 全塔物料衡算…………………………………………………………114.1.2 R的确定 (12)min4.1.3 塔板数的确定 (14)4.2 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算…………………………………194.2.1 操作压力 (19)4.2.2 操作温度 (19)4.2.3 平均摩尔质量 (20)4.2.4 平均密度 (21)4.2.5 液体平均表面张力计算 (22)4.3 精馏塔的塔体工艺尺寸计算…………………………………………………244.3.1 塔径的计算 (24)4.3.2 精馏塔有效高度的计算 (27)4.3.3 塔高的计算 (27)4.4 塔板主要工艺尺寸的计算……………………………………………………284.4.1 溢流装置计算 (28)4.4.2 塔板布置及浮阀数目与排列 (31)4.5 塔板流体力学验算……………………………………………………………334.5.1 气相通过浮阀塔板的压降 (33)4.5.2 淹塔 (34)4.5.3 雾沫夹带 (35)4.6 塔板负荷性能图………………………………………………………………374.6.1 雾沫夹带线 (37)4.6.2 液泛线 (38)4.6.3 液相负荷上限线 (39)4.6.4 漏液线 (39)4.6.5 液相负荷下限线 (40)工艺设计计算结果与主要符号说明………………………………………………44主要参考文献………………………………………………………………………46课程设计心得………………………………………………………………………46第一章概述1.1 塔设备的类型塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的传质设备。
乙烯——乙烷精馏装置设计乙烯和乙烷是两种非常重要的烃类化合物，它们在石化行业中具有广泛的应用。
乙烯作为一种重要的原料，广泛用于制造塑料、橡胶、合成纤维等。
而乙烷则常用作能源和燃料。
为了有效地分离乙烯和乙烷，需要设计一套乙烯-乙烷精馏装置。
乙烯-乙烷精馏装置是通过馏分精馏原理实现分离的。
馏分精馏是利用物质的不同沸点来将其分离的方法。
乙烯和乙烷的沸点有一定的差异，可以通过精馏来获得纯度较高的乙烯和乙烷。
乙烯-乙烷精馏装置主要由以下几个部分组成：进料装置、精馏塔、冷却器、回流器、分离器和产品收集器等。
首先是进料装置。
乙烯和乙烷可以通过管道输送到进料装置，然后进入精馏塔。
精馏塔是乙烯-乙烷精馏的主要操作单元。
精馏塔一般是一个垂直筒状的容器，内部设置有多个塔板。
塔板上有孔洞，可以通过增加塔板的层数来增加乙烯和乙烷的分离效果。
精馏塔内部还设有回流器和分离器。
回流器用来控制乙烯和乙烷的循环流动，以增加塔板上的液相浓度。
分离器则用来分离乙烯和乙烷的上部和下部产品。
冷却器是用来冷却馏分中的汽相，以使其冷凝为液相。
通过冷却器的冷却作用，可以分离乙烯和乙烷的汽相，使其变为液体，然后漏斗或者分离器将乙烯和乙烷分离。
产品收集器用来收集输出的乙烯和乙烷产品。
乙烯和乙烷的纯度可以通过控制精馏塔的操作参数来调整，例如塔底温度、馏出液的回流比等。
乙烯-乙烷精馏装置的设计还需要考虑一些工艺参数，例如进料温度、进料流量、塔内压力等。
这些参数的选择需要根据具体情况来确定，以达到分离效果和经济效益的最佳平衡。
此外，乙烯-乙烷精馏装置的设计还需要考虑安全性和能源消耗。
为了保障装置的安全运行，可以采用一些安全措施，例如设置压力控制装置、温度控制装置等。
为了降低能源消耗，可以采用热回收技术和优化操作参数等方法。
综上所述，乙烯-乙烷精馏装置的设计是一个复杂而重要的过程。
通过合理设计装置结构、选择适当工艺参数和采用安全措施，可以实现乙烯和乙烷的高效分离，并提高经济效益和能源利用效率。
化工原理课程设计乙烯-乙烷化工原理课程设计讲明书姓名：院系：学号：指导老师：时刻: 2011/7/1前言本设计讲明书包括概述、流程简介、精馏塔、再沸器、辅助设备、管路设计和操纵方案共七章。
讲明中对精馏塔和再沸器的设计运算做了详细的阐述，关于辅助设备和管路的设计也做了简单的讲明。
鉴于设计者体会有限，本设计中还存在许多的错误，期望各位老师给予指正。
感谢老师的指导和参阅！名目第一章概述4第二章方案流程简介6第三章精馏塔工艺设计8一、设计条件8二、物料衡算及热量衡算81、物料衡算82、回流比运算93、全塔物料衡算104、逐板运算塔板数11第四章精馏塔工艺设计141.物性数据142.初估塔径143.塔高的估算 154.溢流装置的设计155.塔板布置和其余结构尺寸的选取 166.塔板流淌性能校核 177.负荷性能图 18第五章再沸器的设计20一、设计任务与设计条件20二、估算设备尺寸21三、传热系数的校核22四、循环流量校核25第五章辅助设备设计28一、管路设计28二、辅助容器的设计30三、泵的设计31四、传热设备35第七章操纵方案37附录1 过程工艺与设备课程设计任务书38附录2 精馏塔及再沸器运算结果汇总 43附录3 要紧符号讲明46附录4 参考文献 48第一章概述精馏是分离过程中的重要单元操作之一，所用设备要紧包括精馏塔及再沸器和冷凝器。
精馏塔精馏塔是该工艺过程的核心设备，精馏塔按传质元件区不可分为两大类，即板式精馏塔和填料精馏塔。
本设计为板式精馏塔。
精馏塔是一圆形筒体，塔内装有多层塔板，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，而在塔顶和塔底分不引出一股产品。
精馏塔内，气、液两相的温度和压力自上而下逐步增加，塔顶最低，塔底最高。
《过程控制工程》课程设计任务书一、设计题目：脱丙烷塔控制系统设计二、设计目的：1、掌握控制系统的基本构成、原理及设计的方法和步骤。
2、掌握控制方案的设计、仪表选型的方法及管道流程图、仪表接线图、仪表安装等图的绘制方法。
3、掌握节流装置和调节阀的计算。
4、了解信号报警及联锁系统的设计和顺序控制系统的设计。
5、了解过程控制设计的设计文件构成及编制。
6、通过理论联系实际，掌握必须的工程知识，加强对学生实践动手能力和协作完成工程设计任务能力的培养。
三、设计所需数据：1、主要工艺流程和环境特征概况脱丙烷塔的主要任务是切割C3和C4混合馏分，塔顶轻关键组分是丙烷，塔釜重关键是丁二烯。
主要工艺流程如附图1所示：第一脱乙烷塔塔釜来的釜液和第二蒸出塔的釜液混合后进入脱丙烷塔，进料为气液混合状态，液化率为0.28。
进料温度为32℃，塔顶温度为8.9℃，塔釜温度为72℃。
塔内操作压力基本恒定在0.75MPa(绝压)。
采用的回流比约为1.13。
冷凝器由0℃丙烯蒸发制冷,再沸器加热用的0.15 MPa(绝压)减压蒸汽由来自裂解炉的0.6 MPa(绝压)低压蒸汽与冷凝水混合制得的。
和其他精馏塔一样，脱丙烷塔也是一个高阶对象，具有对象通道多、内在机理复杂、变量间相互关联、动态响应慢、控制要求高等特点。
假设该脱丙烷塔控制的主要目标是塔釜关键组分，可以再沸器的减压蒸汽流量为操纵变量构成控制系统，且此时再沸器的减压蒸汽流量是经常出现的扰动。
同时要保持塔进料稳定，以及塔釜液位与塔底A馏出物料均匀缓慢变化。
试设计自动控制，满足质量指标、物料指标、能量平衡及约束条件等要求。
脱丙烷塔所处的环境为甲级防爆区域,工艺介质为多种烃类混合物,沸点低、易挥发、易燃、易爆，生产装置处于露天，低压、低温。
主导风向由西向东。
2、仪表选型说明所选仪表应具有本质安全防爆性能等特点，电动Ⅲ型仪表在安全性、可靠性等方面已能满足要求。
电动仪表信号传送快且距离远，易与计算机配合使用，除控制阀外，可选用电动Ⅲ型仪表或采用数字式控制仪表。
《分离工程》课程设计班级：姓名：专业：课程名称：指导老师：目录一、设计目的和要求二、设计题目三、工艺流程的确定四、操作条件确定五、塔的物料恒算六、塔的工艺条件计算七、物性数据计算八、精馏气液负荷计算九、塔和塔板主要尺寸计算十、溢流装置计算十一、板式塔筛板流体力学计算十二、塔板负荷性能图十三、冷凝器和再沸器热量衡算十四、附属设备计算及选取十五、设计结果总结表十六、设计过程参数总结十七、流程图及设备图(一)设计目的与要求1.使学生更加熟悉工程设计基本内容，掌握化工设计的主要程序及方法。
2.锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，收集和查阅资料的能力，分析和解决工程实际问题的能力，独立工作和创新的能力。
(二)设计题目1.烃化液精馏系统设计2.设计内容公用工程条件为：加热蒸汽等级0.9Mpa（绝压），循环冷却水30℃;电容量可满足要求。
分离要求：塔顶流出液中已苯浓度为3%（摩尔分数），釜液中甲苯浓度为1%。
(三)工艺流程的确定烃化液混合物经过预热器预热到60℃后，送入精馏塔。
塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，一部分作为回流液，其余为塔顶产品经冷凝器冷凝后送入贮槽，塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷凝后送入贮槽。
流程图为附图。
(四)操作条件确定1.操作压力有设计经验知芳烃混合物操作压力一般低于202Kpa，所以选择常压101.325Kpa为操作压力。
2.进料温度由已知条件只进料温度为60℃.3.进料热状况选择由进料温度及压力确定进料热状况为过冷液体进料。
4.加热剂选择由给定的条件用0.9Mpa的蒸汽作为加热剂。
5.冷却剂选择冷却水作为冷却剂。
(五)精馏塔的物料恒算1.轻重关键组份的确定由所给的原料组成及分离要求，可分析出甲苯为轻关键组分，已苯为重关键组份。
2.塔顶塔底物料组成及塔顶塔底温度计算。
1)K值的计算因为操作压力取为标准大气压101.325Kpa ，所以可按理想流体计算平衡常数K 。
：由i p K p=和0lg iBpA T C=-+（安托尼方程）3) 用试差法计算塔底温度4) 按理想清晰分割法确定塔顶塔底产品分布量塔顶量： D=100×（0.15+0.35）=50 Kmol/h 塔底量： W=100×（0.2+0.2+0.1）=50 Kmol 为避免计算后关键组分浓度超过限度值，dh 和wl 采用的计算浓度值应略小于规定值。
化工分离课程设计设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握化工分离的基本原理、方法和应用，通过学习，学生应能：1.描述化工分离的基本原理，如蒸馏、萃取、吸附等。
2.分析和判断不同分离方法适用的场景和条件。
3.计算和优化化工分离过程的参数，如温度、压力、流量等。
4.探讨和评价化工分离技术在工业应用中的影响和前景。
二、教学内容教学内容将按照以下大纲进行：1.化工分离概述：介绍化工分离的定义、分类和作用。
2.蒸馏：讲解蒸馏的原理、设备和操作。
3.萃取：介绍萃取的原理、溶剂和工艺。
4.吸附：阐述吸附的原理、材料和应用。
5.膜分离：讲解膜分离的原理、膜材料和设备。
6.其他分离技术：介绍离子交换、电渗析等分离技术。
7.分离过程的优化和放大：讲解化工分离过程的优化方法和放大原理。
三、教学方法本课程将采用讲授法、案例分析法、实验法等多种教学方法：1.讲授法：用于讲解基本概念、原理和工艺。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解和应用所学知识。
3.实验法：进行化工分离实验，培养学生的动手能力和实验技能。
四、教学资源教学资源包括：1.教材：《化工分离技术》等相关教材。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，供学生拓展阅读。
3.多媒体资料：制作课件、视频等，辅助讲解和展示。
4.实验设备：提供化工分离实验所需的设备和安全防护用品。
五、教学评估本课程的评估方式包括：1.平时表现：通过课堂参与、提问、小组讨论等评估学生的学习态度和积极性。
2.作业：布置相关的作业，评估学生的理解和应用能力。
3.实验报告：评估学生的实验操作技能和分析解决问题的能力。
4.考试成绩：通过期末考试评估学生的综合掌握程度。
六、教学安排教学安排如下：1.教学进度：按照教学大纲，合理安排每一节课的内容和进度。
2.教学时间：安排合理的上课时间，确保学生能够充分参与。
3.教学地点：选择适合进行化工分离实验和理论教学的教室。
七、差异化教学针对不同学生的学习风格、兴趣和能力水平，将采取以下差异化教学措施：1.学习风格：提供多样化的教学方式，满足不同学习风格的需求。
乙烯——乙烷精馏塔设计过程工艺与设备课程设计乙烯——乙烷精馏塔设计设计日期：2014年6月25日班级：化高1102班*名：**指导老师：***前言………………………………………………………………第一章任务书……………………………………………………第二章精馏过程工艺及设备概述………………………………第三章精馏塔工艺设计…………………………………………第四章再沸器的设计……………………………………………第五章辅助设备的设计…………………………………………第六章管路设计…………………………………………………第七章控制方案…………………………………………………附录主要符号说明……………………………………………参考资料……………………………………………………………精馏工艺的设计能够极大地体现学生对知识的应用能力，而设计说明书即是这种能力的结晶。
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，本设计中还存在一些错误，希望各位老师给予指正感谢老师的指导和参阅！（2）必要的检测手段为了随时了解操作情况及各设备的运行状况，及时地发现操作中存在问题并采取相应的措施予以解决，需在流程中的适当位置设置必要的测量仪表，以及时获取压力，温度等各项参数，从而间接了解运行情况。
另外。
常在特定地方设置人孔和手孔，以便定期检修各设备及检查装置的运行情况。
（3）调节装置由于实际生产过程中各种状态参数都不是定值，都会或多或少随着时间有所波动，应在适当位置设置一定数量的阀门进行调节，以保证达到生产要求，有时还可以根据需求设置双调节，即自动调节和手动调节两种调节方式并可以根据需要随时进行切换。
2.3、设备简介及选用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。
化工分离工程的案例教学一、案例背景介绍化工分离工程是化学工程中的一个重要领域，主要研究各种物质的分离和纯化技术。
在实际生产中，化工分离工程广泛应用于炼油、化肥、医药等行业。
本文将以某石油公司的精制装置为例，介绍化工分离工程在实际生产中的应用。
二、案例分析1. 精制装置概述该石油公司的精制装置主要包括蒸馏塔、萃取塔和吸收塔三个部分。
其中，蒸馏塔主要用于汽油和柴油等燃料的分离和纯化；萃取塔主要用于苯乙烯和苯乙烷等芳香族化合物的提取；吸收塔主要用于二氧化碳和硫化氢等有害气体的去除。
2. 蒸馏塔设计与操作蒸馏塔是精制装置中最为重要的部件之一，其设计与操作直接影响到产品质量和生产效率。
该公司采用了板式蒸馏塔，并根据不同原料进行了分段设计。
在操作中，需要根据原料特性和工艺要求，调整塔板间距、进料量等参数，以保证产品质量和生产效率。
3. 萃取塔设计与操作萃取塔主要用于芳香族化合物的提取，其设计与操作同样十分重要。
该公司采用了浸入式萃取塔，并根据不同原料进行了分段设计。
在操作中，需要控制进料流量、溶剂流量等参数，以保证提取效果和产品质量。
4. 吸收塔设计与操作吸收塔主要用于有害气体的去除，如二氧化碳和硫化氢等。
该公司采用了填料式吸收塔，并根据不同气体进行了分段设计。
在操作中，需要控制进气流量、吸收液流量等参数，以保证去除效果和设备稳定运行。
5. 操作过程中的问题与解决方法在实际生产中，由于原料特性、设备老化等因素的影响，精制装置经常出现一些问题。
例如，在蒸馏塔操作过程中可能出现板间液位失衡、冷凝器堵塞等问题；在萃取塔操作过程中可能出现溶剂回收不完全、提取效果不理想等问题；在吸收塔操作过程中可能出现填料磨损严重、吸收液泡沫过多等问题。
针对这些问题，该公司采取了相应的解决方法，如调整操作参数、更换设备部件等。
三、案例教学通过以上案例分析，我们可以看到化工分离工程在实际生产中的应用和重要性。
在教学中，可以结合实际案例进行讲解，以提高学生的实践能力和解决问题的能力。
乙醇水分离筛板式精馏塔化工原理课程方案设计书1目录1 设计任务书11.1设计题目11.2工艺条件11.3塔板类型11.4生产制度11.5设计内容12 设计方案22.1 设计方案简介22.2 设计方案的确定及工艺流程的说明23 工艺计算33.1 塔板的工艺计算33.1.1 物料衡算33.1.2 q线方程43.1.3 R的确定53.1.4 总物料恒算63.1.5 回收率73.1.6 操作线方程73.1.7 图解法求理论板层数73.1.8实际板层数的求取83.2精馏塔工艺条件及计算93.2.1操作压力93.2.2操作温度93.2.3平均摩尔质量93.2.4液体的平均密度103.2.5液体表面张力计算113.3 精馏塔的塔体工艺尺寸计算12 3.3.1塔径的计算123.3.2精馏塔有效高度计算143.4塔板主要工艺尺寸计算143.4.1溢流装置计算143.4.2塔板布置153.5 筛板的流体力学验算173.5.1精馏段校核173.5.2 提馏段校核193.6塔板负荷性能图213.6.1精馏段213.6.2 提馏段234 板式塔的塔体总高度的计算25 254.1 塔顶空间HD4.2 塔底空间H25B4.3 人孔264.4 裙座264.5 筒体与封头264.5.1 筒体264.5.2 封头274.6塔体总高度275 精馏塔附属设备的选型及相关计算27 5.1 换热器的选型与核算275.1.1 估算传热面积，初选换热器型号27 5.1.2确定物性数据285.1.3估算传热面积285.1.4换热器核算305.2接管325.2.1进料管325.2.2回流管335.2.3塔底出料管335.2.4塔顶蒸汽出料管345.2.5塔底蒸汽进料管345.4 泵的计算与选型346 计算结果一览表错误！未定义书签。
7设计感想评价及有关问题的分析讨论368 参考文献379绘制塔顶全凝器设备图371 设计任务书1.1设计题目：乙醇-水常压分离过程筛板式精馏塔工艺设计1.2工艺条件：生产能力：乙醇-水混合液处理量5.0万吨/年进料状况：冷液进料原料组成：乙醇的含量20（wt%）塔顶组成：乙醇的含量91（wt%）塔底组成：乙醇的含量0.3（wt%）进料温度：Ct23︒=F适宜回流比R：R=1.3Rmin塔顶压力：（表压）P=a0.4KP单板压降：)KPa∆P=(5.0表压加热蒸汽压力: )KPaP=100表压(0.加热方式：塔底直接加热1.3塔板类型：筛板式精馏塔1.4生产制度：年开工300天，每天24小时连续生产1.5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）塔体总高度的计算；9）精馏塔附属设备的选型及相关计算；10) 计算结果一览表11) 对设计过程的评述和有关问题的讨论；12）参考文献；13）绘制精馏塔及换热器的设备图2 设计方案2.1 设计方案简介精馏的基本原理是根据各液体在混合液中的挥发度不同，采用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理来实现连续的高纯度分离。
成绩：《过程控制工程》课程设计报告题目：脱丙烷塔控制系统设计学院：计算机与电子信息学院班级：自动化姓名：学号：指导教师：起止日期：2012年12月31日～2013年01月4日目录一、设计任务书 (2)二、设计说明书 (5)1、摘要2、基本控制方案的设计与分析3、节流装置的计算4、蒸汽流量控制阀口径的计算三、参考文献 (11)四、附图 (15)一、设计题目：《脱丙烷塔控制系统设计》二、设计目的：1、掌握控制系统的基本构成、原理及设计的方法和步骤。
2、掌握控制方案的设计、仪表选型的方法及管道流程图、仪表接线图、仪表安装等图的绘制方法。
3、掌握节流装置和调节阀的计算。
4、了解信号报警及联锁系统的设计和顺序控制系统的设计。
5、通过理论联系实际，掌握必须的工程知识，加强对学生实践动手能力和独立完成工程设计任务能力的培养。
三、设计所需数据：1、主要工艺流程和环境特征概况脱丙烷塔的主要任务是切割C3和C4混合馏分，塔顶轻关键组分是丙烷，塔釜重关键是组分丁二烯。
主要工艺流程如图1所示：第一脱乙烷塔塔釜来的釜液和第二蒸出塔的釜液混合后进入脱丙烷塔，进料为气液混合状态，液化率为0.28。
进料温度为32℃，塔顶温度为8.9℃，塔釜温度为72℃。
塔内操作压力为0.75MPa(绝压)。
采用的回流比约为1.13。
冷凝器由0℃丙烯蒸发制冷,再沸器加热用的0.15 MPa(绝压)减压蒸汽由来自裂解炉的0.6 MPa(绝压)低压蒸汽与冷凝水混合制得的。
和其他精馏塔一样，脱丙烷塔也是一个高阶对象，具有对象通道多、内在机理复杂、变量间相互关联、动态响应慢、控制要求高等特点。
脱丙烷塔的自动控制应满足质量指标、物料指标、能量平衡及约束条件等要求。
脱丙烷塔所处的环境为甲级防爆区域,工艺介质为多种烃类混合物,沸点低、易挥发、易燃、易爆，生产装置处于露天，低压、低温。
主导风向由西向东。
2、仪表选型说明所选仪表应具有本质安全防爆性能等特点，电动Ⅲ型仪表在安全性、可靠性等方面已能满足要求。
1 一 综述 1.1塔设备简述 在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精馏、萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。塔设备就是使气液成两相通过精密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。 塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔，在各种塔型中，当前应用最广泛的是筛板塔与浮阀塔。 筛板塔在十九世纪初已应用与工业装置上，但由于对筛板的流体力学研究很少，被认为操作不易掌握，没有被广泛采用。五十年代来，由于工业生产实践，对筛板塔作了较充分的研究并且经过了大量的工业生产实践，形成了较完善的设计方法。筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于10.5%，板效率提高产量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，也便于清理检修。 当前各炼厂的气体分离装置大部分仍然采用精馏分离。化工生产中所处理的原料中间产物和粗产品等几乎都是由若干组分组成的混合物，蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作。低沸点烃类混合物是利用精馏方法使混合物得到分离的，其基本原理是利用被分离的各组分具有不同的挥发度，即各组分在同一压力下具有不同的沸点将其分离的。其实质是不平衡的汽液两相在塔盘上多次逆向接触，多次进行部分汽化和部分冷凝，传质、传热，使气相中轻组分浓度不断提高，液相中重组分浓度不断提高，从而使混合物得到分离。 塔设备是能够实现蒸馏的气液传质设备，广泛应用于化工、石油化工、石油等工业中，其结构形式基本上可以分为板式塔和填料塔两大类。板式塔用途较广，它是逐级接触式的气液传质设备。浮阀塔于50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内应用最广泛的塔型，特别是在石油、化学工业中使用最普遍，对其性能研究也较充分。 浮阀塔板的结构特点是在塔板上开有若干大孔，每个孔上装有一个可以上、下浮动的阀片，浮阀的型式很多，目前国内最常用型式的为F1型和 2
V-4型。F1型浮阀的结构简单、制造方便、节省材料、性能良好，广泛用于化工及炼油生产中，现已列入部颁标准（JB1118-68）。操作时，由阀孔上升的气流，经过阀片与塔板的间隙与塔板上横流的液体接触，浮阀开度随气体负荷而变，当气量很小时，气体仍能通过静止开度的缝隙而鼓泡。 1.2我国化工工艺发展 我国石油工业具有一定的水平，但还是一个发展中的国家,摆在我们石油工作者面前的任务是繁重的。炼油工业要对现有的炼油厂进行技术改造，继续坚持“自力更生，革新挖潜，全面提高，综合利用，大搞化工原料，赶超世界先进水平”的发展方针。要立足现有基础，搞好一、二次加工和系统工程的配套，扩大综合生产能力;要革新工艺，革新技术，革新设备，把老装置开出新水平;要发展加氢技术，发展新型催化剂和添加剂，全面提高产品质量，增加品种;要开展综合利用，大搞三次加工，增产有机化工原料;要充分利用热能，大力降低消耗，各项经济技术指标要创出新水平;要治理“三废”，保护环境，为实现赶超世界先进水平而奋斗。 3
二 设计方案的选择 2.1工艺设计的原则 工艺流程设计是工艺设计的核心，在整个设计中，设备选型、工艺计算、设备布置等工作都与工艺流程有直接关系。只有流程确定后，其他各项工作才能展开，工艺流程设计设计各个方面，而各个方面的变化又反过来影响 工艺流程设计，设置使流程发生较大的变化。因此，工艺流程设计是动手最早，而往往结束最晚。 流程设计的主要任务包括两个方面：一是确定生产流程中各个生产过程的具体内容、顺序和组合方式；二是绘制工艺流程图，要求以图解的形式表示生产过程中，当原料经过各个单元操作过程得到产品时，物料和能量发生的变化及其流向，以及采用了哪些化工过程和设备，再进一步通过图解形式表示出化工管道流程和计量控制流程。 选型和工艺设计的原则如下： ⑴合理性 即设备必须满足工艺一般要求，设备与工艺流程、生产规模、工艺操作条件、工艺控制水平相适应，又能充分发挥设备的能力。 ⑵先进性 要求设备的运转可靠性、自控水平、生产能力、转化率、收率、效率要尽可能的达到先进水平。 ⑶安全性 要求安全可靠、操作稳定、弹性好、无事故隐患 。对工艺和建筑，地基、厂房等无苛刻要求；工人在操作时，劳动强度小，尽量避免高温高压操作，尽量不用有毒有害的设备附件附料。 ⑷经济性 设备投资省，易于加工、维修、更新，没有特殊的维护要求，运行费用减少。引进先进设备，亦应反复对比报价，考察设备性能，考虑是否易于被国内消化吸收和改进利用，避免盲目性。 总之，在设备的设计及选型中，要综合考虑合理性、先进性、安全性、经济性的原则，审慎的研究，认真的设计。 4
2.2精馏操作对塔设备的要求 精馏所进行的是气、液两相之间的传质，而作为气、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使气、液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。但是，为了满足工业生产和需要，塔设备还得具备下列各种基本要求： (１) 气、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。 (２) 操作稳定，弹性大，即当塔设备的气、液负荷有较大范围的变动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。 (３) 流体流动的阻力小，即流体流经塔设备的压力降小，这将大大节省动力消耗，从而降低操作费用。对于减压精馏操作，过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度，最终破坏物系的操作。 (４) 结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。 (５) 耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。 (６) 塔内的滞留量要小。 2.2.1板式塔类型：
气－液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。精馏操作既可采用板式
塔，也可采用填料塔，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。 板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔(1813年)、筛板塔(1832年)，其后，特别是在本世纪五十年代以后，随着石油、化学工业生产的迅速发展，相继出现了大批新型塔板，如S型板、浮阀塔板、多降液管筛板、舌形塔板、穿流式波纹塔板、浮动喷射塔板及角钢塔板等。目前从国内外实际使用情况看，主要的塔板类型为浮阀塔、筛板塔及泡罩塔，而前两者使用尤为广泛。 2.2.2筛板塔： 筛板塔也是传质过程常用的塔设备，它的主要优点有： (１) 结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60％，为浮阀塔 5
的80％左右。 (２) 处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加10～15％。 (３) 塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。 (４) 压降较低，每板压力比泡罩塔约低30％左右。 筛板塔的缺点是： (１) 塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。 (２) 操作弹性较小(约2～3)。 (３) 小孔筛板容易堵塞。 2.2.3浮阀塔： 浮阀塔是在泡罩塔的基础上发展起来的，它主要的改进是取消了升气管和泡罩，在塔板开孔上设有浮动的浮阀，浮阀可根据气体流量上下浮动，自行调节，使气缝速度稳定在某一数值。这一改进使浮阀塔在操作弹性、塔板效率、压降、生产能力以及设备造价等方面比泡罩塔优越。但在处理粘稠度大的物料方面，又不及泡罩塔可靠。浮阀塔广泛用于精馏、吸收以及脱吸等传质过程中。塔径从200mm到6400mm，使用效果均较好。国外浮阀塔径，大者可达10m，塔高可达80m，板数有的多达数百块。 浮阀塔之所以这样广泛地被采用，是因为它具有下列特点： (１) 处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加20～40％，而接近于筛板塔。 (２) 操作弹性大，一般约为5～9，比筛板、泡罩、舌形塔板的操作弹性要大得多。 (３) 塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。 (４) 压强小，在常压塔中每块板的压强降一般为400～660N/m2。 (５) 液面梯度小。 (６) 使用周期长。粘度稍大以及有一般聚合现象的系统也能正常操作。 (７) 结构简单，安装容易，制造费为泡罩塔板的60～80％,为筛板塔的120～130％ 据此本课程设计选取浮阀塔。 2.3设计方案确定 2.3.1操作条件的确定： 6
确定设计方案是指确定整个精馏装置的流程、各种设备的结构型式和某些操作指标。本设计的操作压力为235.5kpa。塔顶设置冷凝器，塔底设置再沸器。 2.3.2进料状态： 进料状态与塔板数、塔径、回流量及塔的热负荷都有密切的联系。在实际的生产中进料状态有多种，但一般都将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中，这主要是由于此时塔的操作比较容易控制，不致受季节气温的影响。此外，在泡点进料时，精馏段与提馏段的塔径相同，为设计和制造上提供了方便。本设计采用泡点进料。 2.3.3加热方式： 蒸馏釜的加热方式通常采用间接蒸汽加热，设置再沸器。有时也可采用直接蒸汽加热。若塔底产物近于纯水，而且在浓度稀薄时溶液的相对挥发度较大，便可采用直接蒸汽加热。直接蒸汽加热的优点是：可以利用压力较低的蒸汽加热；在釜内只须安装鼓泡管，不须安置庞大的传热面。这样，可节省一些操作费用和设备费用。然而，直接蒸汽加热，由于蒸汽的不断通入，对塔底溶液起了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下，塔底残液中易挥发组分的浓度应较低，因而塔板数稍有增加。本设计采用间接加热方式。 下图是工艺装置原则流程图： 三 脱烷烃精馏塔工艺计算
3.1全塔物料平衡计算 3.1.1 原始数据获取： 表3-1 原料各组分数据汇总
200kmol/h 组分i 04nC 05nC 06nC 0
7nC
进料组成 （摩尔分数） 0.25 0.4 0.2 0.15
分离要求 95%l 90%h
处 理 量 项
目
