【优秀毕设】分离工程脱乙烷塔课程设计
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课程设计说明书题目: 分离正戊烷-正己烷用筛板精馏塔设计院系:机械工程学院专业班级:过控11-1学号: 2011301936学生姓名:冒鹏飞指导教师:李雪斌2013 年 12 月30 日目录第一部分 概述 (4)一、设计目标 (4)二、设计任务 (4)三、设计条件 (4)四、设计内容 (4)五、工艺流程图 (4)第二部分 工艺设计计算 (6)一、设计方案的确定 (6)二、精馏塔的物料衡算 (6)1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (6)2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量和质量分数 (6)3.物料衡算原料处理量 (6)三、塔板数的确定 (7)1.理论板层数T N 的求取 (7)2.全塔效率T E (8)3.实际板层数的求取 (9)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9)1.操作压强计算 (9)2.操作温度计算 (9)3.平均摩尔质量计算 (9)4.平均密度计算 (10)5.液相平均表面张力计算 (11)6.液相平均粘度计算 (11)五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (12)1.塔径的计算 (12)2.精馏塔的有效高度的计算 (13)六、塔板主要工艺尺寸的计算 (14)1.溢流装置计算 (14)2.塔板布置 (15)3.筛孔数n 与开孔率 (16)七、筛板的流体力学验算 (16)1.气体通过筛板压降相当的液柱高度P h (16)2.雾沫夹带量V e 的验算 (17)3.漏液的验算 (18)4.液泛验算 (18)八、塔板负荷性能图 (19)1.漏液线 (19)3.液相负荷下限线 (20)5.液泛线 (21)6. 操作线 (22)九、设计一览表 (24)十、操作方案的说明: (25)附表 (26)总结 (29)参考文献 (29)第一部分概述一、设计目标分离正己烷-正庚烷(正戊烷-正己烷)混合液的筛板式精馏塔设计二、设计任务试设计分离正己烷-正庚烷(正戊烷-正己烷)混合物的筛板精馏塔。
精馏分离含正己烷30%(正戊烷60%)的正己烷-正庚烷(正戊烷-正己烷)混合液,要求塔顶馏岀液中含正己烷(正戊烷)不小于96%,塔底釜液中含正己烷不高于2%(正己烷96%)。
丽水学院化工专业课程设计题目专业化学工程与工艺班级化工071本组员指导教师2010 年 5 月17 日至2010 年 5 月30 日任务分配项目综述:工艺流程设计:工艺流程的计算:设备计算与选型:周项目选址与产房布置:编写设计说明书:化工原理课程设计任务书(化工071本组长:)一设计题目:分离乙醇-水连续板式精馏塔的设计二原始数据及条件生产能力:年处理乙醇-水混合液4.5万吨(开工率8000小时/年)原料:乙醇含量为95%(质量百分比,下同)的常温液体分离要求:塔顶乙醇含量不低于99.9%建厂地址:金华市区一设计题目乙醇—水二元物系板式精馏塔的设计二设计条件(1)原料来自原料罐,温度20℃,乙醇含量52%(质量分率);原料处理量为1100kg/h。
(2)产品组成:乙醇含量 99.9%(质量分率)。
(3)釜液组成:乙醇浓度﹤0.2%(质量分率)。
(4)塔顶压力:。
(5)精馏塔进料状态为泡点进料。
(6)塔釜为饱和蒸汽直接加热。
三设计内容(1)确定工艺流程。
(2)精馏塔的物料衡算。
(3)塔板数的确定。
(4)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算。
(5)精馏塔塔体工艺尺寸的计算。
(6)塔板板面布置设计。
(7)塔板的流体力学验算与负荷性能图。
(8)精馏塔接管尺寸计算。
(9)塔顶全凝器工艺设计计算和选型。
(10)进料泵的工艺设计计算和选型。
(11)带控制点的工艺流程图、塔板板面布置图、精馏塔设计条件图。
(12)设计说明书。
摘要化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的,精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。
精馏操作在化工、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。
塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。
本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。
《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。
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。
分离乙醇—水混合液的筛板精馏塔设计化工课程设计任务分离乙醇—水混合液的筛板精馏塔设计课题名称:化工课程设计任务书系别:化环学院专业:化工2班附化工原理—化工设备机械基础课程设计任务书-1 专业化工班级0409402 设计人一. 设计题目分离乙醇—水混合液的筛板精馏塔设计二. 原始数据及条件生产能力:年处理量8万吨(开工率300天/年),每天工作24小时;原料:乙醇含量为20%(质量百分比,下同)的常温液体;分离要求:塔顶,乙醇含量不低于90%,塔底,乙醇含量不高于8%;操作条件:三. 设计要求:(一)编制一份设计说明书,主要内容包括:1. 前言2. 设计方案的确定和流程的说明3. 塔的工艺计算4. 塔和塔板主要工艺尺寸的设计a. 塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定b. 塔板的流体力学验算c. 塔板的负荷性能图5. 附属设备的选型和计算6. 设计结果一览表7. 注明参考和使用的设计资料8. 对本设计的评述或有关问题的分析讨论。
(二)绘制一个带控制点的工艺流程图(2#图)(三)绘制精馏塔的工艺条件图(1#图纸)四. 设计日期:2011年12月01日至2011 年12 月16日五. 指导教师:谭志斗、石新雨推荐教材及主要参考书:1.王国胜, 裴世红,孙怀宇. 化工原理课程设计. 大连:大连理工大学出版社,20052. 贾绍义,柴诚敬.化工原理课程设计. 天津:天津科学技术出版社,2002.3、马江权,冷一欣. 化工原理课程设计. 北京:中国石化出版社,2009.4、《化工工艺设计手册》,上、下册;5、《化学工程设计手册》;上、下册;6、化工设备设计全书编辑委员会.化工设备设计全书-塔设备;化学工业出版社:北京. 2004,017、化工设备设计全书编辑委员会.化工设备设计全书-换热器;化学工业出版社:北京. 2004,018、化工设备设计全书编辑委员会.化工设备设计全书-管道;化学工业出版社:北京. 2004,019.陈敏恒. 化工原理(第三版). 北京:化学工业出版社,2006目录第一章设计方案简介 (6)第二章工艺流程图及说明 (7)第三章塔板的工艺计算 (8)3.1 精馏塔全塔物料衡算 (8)3.2 乙醇和水的物性参数计算 (8)3.2.1温度 (8)3.2.2密度 (9)3.2.3混合液体表面张力 (11)3.2.4相对挥发度 (12)3.2.5混合物的粘度 (13)3.3理论塔板和实际塔板数的计算 (13)第四章塔体的主要工艺尺寸计算 (15)4.1塔体主要尺寸确定 (15)4.1.1塔径的初步计算 (15)4.1.2溢流装置计算 (17)4.2 筛板的流体力学验算 (20)4.2.1气相通过浮阀塔板的压降 (20)4.2.2淹塔 (21)精馏段 (21)提留段 (22)4.2.3物沫夹带 (22)精馏段 (22)提留段 (23)4.2.4漏液点气速 (23)4.3塔板负荷性能曲线 (24)4.3.1物沫夹带线 (24)4.3.2液泛线 (24)4.3.3液相负荷上限 (25)4.3.4漏液线 (25)4.3.5液相负荷下限 (26)第五章板式塔的结构 (28)5.1塔总高的计算 (28)5.1.1塔的顶部空间高度 (28)5.1.2塔的底部空间高度 (28)5.1.3人孔 (28)5.1.4 裙座 (28)5.1.5筒体与封头 (29)5.2.1进料管 (29)5.2.2回流管 (30)5.2.3塔底出料管 (30)5.2.4塔顶蒸汽出料管 (30)5.2.5塔底进气管 (31)5.3法兰 (31)第六章附属设备的计算 (33)6.1 热量衡算 (33)6.2附属设备的选型 (34)6.2.1再沸器 (34)6.2.2塔顶回流冷凝器 (35)6.2.3塔顶产品冷凝器 (35)6.2.4塔底产品冷凝器 (36)6.2.5原料预热器 (36)6.2.6蒸汽喷出器 (36)第七章设计评述 (37)精馏塔工艺设计计算结果总表 (38)主要符号说明 (40)参考文献 (42)第一章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。
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班姓名:黄磊指导老师:贺高红前言………………………………………………………………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!第一章、任务书处理量:210 koml/h产品质量:(以乙烯摩尔质量计)进料 65% ,塔顶产品 99% ,塔底产品≤1% ,总板效率 0.6。
********************************************************** 设计条件1.工艺条件:饱和液体进料,进料乙烯含量f x=65%(摩尔分数,下同)x=99%塔顶乙烯含量Dx≤1%,总板效率为0.6釜液乙烯含量W2.操作条件塔顶压力2.5MPa(表压)加热剂及加热方式:加热剂:水蒸汽;加热方式:间壁换热冷却剂:液氨回流比系数:R/Rmin=1.3塔板形式:浮阀处理量:210 kmol/h,安装地点:大连塔板位置:塔底第二章、精馏过程工艺及设备概述精馏是分离液体混合物(含可液化的气体混合物)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。
摘要乙醇是一种极重要的有机化工原料,也是一种燃料,在国民经济中占有十分重要的地位。
随着乙醇工业的迅速成熟,各种制乙醇的方法相继产生。
由于乙醇与水混合物的特殊性,即相对挥发度的不同且在一定浓度时生成共沸物,精馏操作一直是乙醇生产不可缺少的工序。
本设计的主要内容是根据20万吨乙醇生产工艺的需求,通过物料衡算和热量衡算以及板式浮阀塔设计的理论知识来设计浮阀塔,并由负荷性能图来进行校验。
此外,本设计遵循经济、资源综合利用、环保的原则,严格控制工业三废的排放,充分利用废热,降低能耗,提高工艺的可行性。
关键词:乙醇精馏;浮阀塔;塔附件设计AbstractEthanol is a very important organic chemical raw material, but also a fuel, in the national economy occupied a very important position. With the rapid ethanol industry matures, various methods have been found. As a characteristic of a mixture of ethanol and water, the difference of the relative volatility and is generated in a certain concentration azeotrope, distillation operation has been indispensable step of ethanol production.The design of the main content is based on 200,000 tons of ethanol production technology,which needs through material balance and energy balance and the plate valve column design theory to design the float valve column by load performance diagrams for verification. In addition, the design follows the economy, resource utilization, environmental protection principles, strictly control industrial waste emissions, the full use of waste heat, reduce energy consumption and improve the feasibility of the process.Keywords: Ethanol distillation,Valve column,Design目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 设计的目的和意义 (1)1.2 产品的性质及用途 (1)1.2.1 物理性质 (1)1.2.2 化学性质 (2)1.2.3 乙醇的用途 (2)第二章工艺流程的选择和确定 (3)2.1 粗乙醇的精馏 (3)2.1.1 精馏原理 (3)2.1.2 精馏工艺和精馏塔的选择 (3)2.2 乙醇精馏流程 (5)第三章物料和能量衡算 (7)3.1 物料衡算 (7)3.1.1 粗乙醇精馏的物料平衡计算 (7)3.1.2 主塔的物料平衡计算 (8)3.2 主精馏塔能量衡算 (9)3.2.1 带入热量计算 (9)3.2.2 带出热量计算 (10)3.2.3 冷却水用量计算 (10)第四章精馏塔的设计 (11)4.1 主精馏塔的设计 (11)4.1.1 精馏塔全塔物料衡算及塔板数的确定 (11)4.1.2 求最小回流比及操作回流比 (12)4.1.3 气液相负荷 (12)4.2 求操作线方程 (12)4.3 图解法求理论板 (13)4.3.1 塔板、气液平衡相图 (13)4.3.2 板效率及实际塔板数 (14)4.4 操作条件 (14)4.4.1 操作压力 (14)4.4.2 混合液气相密度 (15)4.4.3 混合液液相密度 (16)4.4.4 表面张力 (16)4.5 气液相流量换算 (19)第五章塔径及塔的校核 (21)5.1 塔径的计算 (21)5.2 溢流装置 (23)5.2.1 堰长 (23)5.2.2 出口堰高 (23)5.2.3 弓形降液管的宽度和横截面积 (23)5.2.4 降液管底隙高度 (24)5.3 塔板布置 (24)5.4 浮阀数目与排列 (24)5.5 气相通过浮阀塔板的压降 (26)5.6 淹塔 (27)5.7 塔板负荷性能图 (28)5.7.1 雾沫夹带线 (28)5.7.2 液泛线 (29)5.7.3 液相负荷上限线 (30)5.7.4 漏液线 (30)5.7.5 液相负荷下限线 (31)第六章塔附件设计 (34)6.1 接管设计 (34)6.2 壁厚 (35)6.3 封头 (35)6.4 裙座 (35)6.5 塔高的计算 (35)6.5.1 塔的顶部空间高度 (35)6.5.2 塔的底部空间高度 (36)6.5.3 塔立体高度 (36)第七章总结 (37)致谢 (38)参考文献.......................................................................................... 错误!未定义书签。
课程设计说明书论文题目:乙醇—水分离过程板式精馏塔设计2012年6月28日课程设计任务书一、课程设计题目乙醇-水溶液连续精馏塔设计二、课程设计的内容1.设计方案的确定2.带控制点的工艺流程图的确定3.操作条件的选择(包括操作压强、进料状态、回流比等)4.塔的工艺计算(1)全塔物料衡算(2)最佳回流比的确定(3)理论板及实际板的确定(4)塔径的计算(5)降液管及溢流堰尺寸的确定(6)浮阀数及排列方式(筛板孔径及排列方式)的确定(7)塔板流动性能的校核(8)塔板负荷性能图的绘制(9)塔板设计结果汇总表5.辅助设备工艺计算(1)换热器的面积计算及选型(2)各种接管管径的计算及选型(3)泵的扬程计算及选型6.塔设备的结构设计:(包括塔盘、裙座、进出口料管)三、课程设计的要求1、撰写课程设计说明书一份2、工艺流程图一张3、设备总装图一张四、课程设计所需的主要技术参数原料:乙醇-水溶液原料温度: 30℃处理量: 2万吨/年原料组成(乙醇的质量分数):50%产品要求:塔顶产品中乙醇的质量分数:92%;塔顶产品中乙醇的回收率:99%生产时间: 300天(7200 h)冷却水进口温度:30℃加热介质: 0.6MPa饱和水蒸汽五、课程设计的进度安排1、查找资料,初步确定设计方案及设计内容,1-2天2、根据设计要求进行设计,确定设计说明书初稿,2-3天3、撰写设计说明书,总装图,答辩,4-5天六、课程设计考核方式与评分方法指导教师根据学生的平时表现、设计说明书、绘图质量及答辩情况评定成绩,采用百分制。
其中:平时表现20%设计说明书40%绘图质量20%答辩20%目录摘要 ................................................................................................................... 错误!未定义书签。
第一章概述 (1)1.1精馏操作对塔设备的要求 (1)1.2板式塔类型 (2)第二章设计方案的确定 (2)2.1操作条件的确定 (3)2.2确定设计方案的原则 (4)第三章塔的工艺尺寸得计算 (5)3.1精馏塔的物料衡算............................................................................. 错误!未定义书签。
河南城建学院分离工程课程设计
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
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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。
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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。
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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