过程工艺与设备课程设计（二）（丙烯——丙烷精馏装置设计）
学院（系）：化工与环境生命学部___
班级：环工1302________
学生姓名：崔世璇_________
学号：201346075________
指导教师：吴雪梅、李祥村_____
完成日期：2016年7月10日____
前言
化工原理是化工及其相关专业学生的一门重要的技术基础课，其课程设计涉及多学科知识，包括化工，制图，控制，机械等各种学科，是一项综合性很强的工作；是锻炼工程观念和培养设计思维的好方法，是为以后的各种设计准备条件；是化工原理教学的关键环节，也是巩固和深化理论知识的重要环节。
本设计说明书包括概述、方案流程简介、精馏塔、再沸器、辅助设备、管路设计、控制方案和经济分析共八章。
说明中对精馏塔的设计计算做了较为详细的阐述，对于再沸器、辅助设备和管路和控制方案的设计也做了简要的说明。
在设计过程中，得到了吴雪梅和李祥村老师的指导，得到了同学们的帮助，同学们一起讨论更让我感受到设计工作是一种集体性的劳动，少走了许多弯路，避免了不少错误，也提高了效率。
鉴于学生的经验和知识水平有限，设计中难免存在错误和不足之处，请老师给予指正。
感谢老师的指导和参阅！
目录
前言........................................................................................................................... I 目录......................................................................................................................... II 第一章概述 (1)
1.1精馏塔 (1)
1.1.1塔型选择 (1)
1.1.2板型选择 (2)
1.2再沸器 (2)
1.3冷凝器（设计从略） (3)
第二章方案流程简介 (4)
2.1精馏装置流程 (4)
2.2工艺流程 (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设备选用 (4)
2.4处理能力及产品质量 (5)
第三章精馏过程系统设计 (6)
3.1 设计条件 (6)
3.1.1 工艺条件 (6)
3.1.2 操作条件 (6)
3.1.3塔板形式： (6)
3.1.4处理量： (6)
3.1.5安装地点： (6)
3.1.6塔板设计位置： (6)
3.2 塔顶、塔底温度与压力的确定 (6)
3.2.1 塔顶温度与压力的计算 (6)
3.2.2 塔底温度与压力的计算 (7)
3.2.3 平均相对挥发度 (7)
3.3 物料衡算及热量衡算 (7)
3.3.1物料衡算 (7)
3.3.2 热量衡算 (8)
3.3 塔板数的计算 (8)
3.3.1回流比的计算 (8)
3.3.2给出假设，进行迭代 (9)
3.3.4计算结果 (14)
3.4 精馏塔工艺设计 (14)
3.4.1物性数据 (14)
3.4.2初估塔径 (14)
3.4.3塔高的估算 (16)
3.5 溢流装置的设计 (16)
3.5.1 降液管（弓形） (16)
3.5.2溢流堰 (16)
3.6 浮阀数及排列方式 (17)
3.6.1浮阀数 (17)
3.6.2浮阀排列方式 (17)
3.7 塔板流动性能校核 (18)
3.7.1液沫夹带量的校核 (18)
3.7.2塔板阻力计算 (18)
3.7.3降液管液泛校核 (19)
3.7.4液体在降液管内停留时间 (19)
3.7.5严重漏液校核 (19)
3.8 负荷性能图 (19)
3.8.1过量液沫夹带线 (19)
3.8.2液相下限线 (20)
3.8.3严重漏液线 (20)
3.8.4液相上限线 (20)
3.8.5降液管液泛线 (20)
3.8.6负荷性能图 (21)
3.9 塔设计结果表 (22)
3.9.1操作条件及物性参数 (22)
3.9.2塔板主要工艺尺寸及水力学核算结果 (22)
第四章 再沸器的设计 (23)
4.1 设计任务与设计条件 (23)
4.1.1选用立式热虹吸式再沸器 (23)
4.1.2再沸器壳程与管程的设计 (23)
4.2 估算设备尺寸 (24)
4.3 传热系数的校核 (24)
4.3.1显热段传热系数K L (24)
4.3.2蒸发段传热系数K E 计算 (25)
4.3.3显热段及蒸发段长度 (27)
4.3.4平均传热系数K C (27)
4.3.5传热面积裕度： (27)
4.4 循环流量校核 (27)
4.4.1循环系统推动力D P (27)
4.4.2循环阻力△Pf ： (28)
4.5 再沸器设计结果 (31)
第五章 辅助设备的选型 (32)
5.1冷凝器 (32)
5.2 进料预热器 (32)
5.3 两端产品冷却器 (33)
5.3.1塔顶产品冷却器 (33)
5.3.2塔底产品冷却器 (33)
5.4 容器 (33)
5.4.1进料罐（常温贮料） (34)
5.4.3塔顶产品罐 (34)
5.4.4塔底产品罐 (34)
5.5辅助设备设计汇总 (35)
5.5.1换热器设计汇总 (35)
5.5.1储罐设计汇总 (35)
第六章管路设计及泵的选择 (36)
6.1管路设计 (36)
6.1.1进料管 (36)
6.1.2塔顶蒸气管 (36)
6.1.3塔顶产品管 (36)
6.1.4回流管 (36)
6.1.5釜液流出管 (37)
6.1.6仪表接管 (37)
6.1.7塔底蒸汽回流管 (37)
6.1.8管线设计结果 (37)
6.2 泵的选择 (38)
6.2.1进料泵(两台，一用一备) (38)
6.2.2回流泵（两台，一用一备） (38)
6.2.3釜液泵（两台，一用一备） (39)
6.2.4料液输出泵 (40)
6.2.5 泵设计结果 (40)
第七章控制方案 (41)
第八章经济概算 (42)
8.1 项目总投资估算 (42)
8.2 项目生产成本分析 (43)
8.2.1 直接生产成本 (43)
8.2.2 设备折旧成本 (43)
8.2.3 项目生产成本 (43)
8.3 项目经济效益分析 (43)
设计心得及总结 (44)
附录一主要符号说明 (45)
附录二参考文献 (47)
第一章概述
精馏是分离过程中的重要单元操作之一，在能量剂驱动下使气、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的不同，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。该过程是同时进行传热、传质的过程。所用设备主体核心设备是精馏塔、再沸器、冷凝器，辅助设备包括储罐、预热器及冷却器。
1.1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。
1.1.1塔型选择
表1- 1 板式塔和填料塔的性能比较
在本次设计中采用板式塔，一方面板式塔的设计比较成形，可借鉴的数据和设计结果较多；另一方面，板式塔的造价相对低廉，安装维修都更为简便。
1.1.2板型选择
表1- 2 不同类型塔板的优缺点比较
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，漏液量不多；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。且经长期研究发现其能满足生产要求，目前应用较为广泛。
1.2再沸器
再沸器将塔底液体部分汽化后送回塔内，使塔内气液相接触传质得以进行。
表1- 3 不同类型再沸器性能比较
本设计采用立式虹吸式再沸器，它是一垂直放置的管壳式换热器。循环推动
力釜液和换热器传热管气液混合物的密度差，塔釜提供气液分离空间和缓冲区，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。
1.3冷凝器（设计从略）
冷凝器将塔顶蒸气冷凝成液体，部分冷凝液作塔顶产品，其余作回流液返回塔顶，使塔内气液两相间的接触传质得以进行，最常用的冷凝器是管壳式换热器。
本设计塔顶温度约为42°C，选用普通的循环水即可满足要求。
第二章方案流程简介
2.1精馏装置流程
精馏就是通过多级蒸馏，使混合气液两相经多次混合接触和分离，并进行质量和热量的传递，使混合物中的组分达到高程度的分离，进而得到高纯度的产品。
流程如下：原料（丙烯和丙烷的混合液体）经进料管由精馏塔中的某一位置（进料板处）流入塔内，开始精馏操作；当釜中的料液建立起适当液位时，再沸器进行加热，使之部分汽化返回塔内。气相沿塔上升直至塔顶，由塔顶冷凝器将其进行全部或部分冷凝。将塔顶蒸气凝液部分作为塔顶产品取出，称为馏出物。另一部分凝液作为回流返回塔顶。回流液从塔顶沿塔流下，在下降过程中与来自塔底的上升蒸气多次逆向接触和分离。当流至塔底时，被再沸器加热部分汽化，其气相返回塔内作为气相回流，而其液相则作为塔底产品采出。
2.2工艺流程
2.2.1物料的储存和运输
精馏过程必须在适当的位置设置一定数量不同容积的原料储罐、泵和各种换热器，以暂时储存，运输和预热（或冷却）所用原料，从而保证装置能连续稳定的运行。
2.2.2必要的检测手段
为了方便解决操作中的问题，需在流程中的适当位置设置必要的仪表，以及时获取压力、温度、液位等各项参数。另外，常在特定地方设置人孔和手孔，以便定期的检测维修。
2.2.3调节装置
由于实际生产中各状态参数都不是定值，应在适当的位置放置一定数量的阀门进行调节，以保证达到生产要求，可设双调节，即自动和手动两种调节方式并存，且随时进行切换。
2.3设备选用
精馏塔选用浮阀塔，配以立式热虹吸再沸器。
2.4处理能力及产品质量
处理量：50kmol/h
产品质量：（以丙烯摩尔百分数计）
＝65％
进料：x
f
塔顶产品：x
＝98％
D
塔底产品: x
≤2％
w
第三章 精馏过程系统设计
3.1 设计条件
3.1.1 工艺条件
饱和液体进料，进料丙烯含量x f ＝65％（摩尔分数）
塔顶丙烯含量x D ＝98％，釜液丙烯含量x w ≤2％，总板效率为0.6。 3.1.2 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——热水
加热方法——间接加热 3）冷却剂：循环冷却水 4）回流比系数：R/R min =1.4。 3.1.3塔板形式：浮阀 3.1.4处理量：nF q =50kmol/h 3.1.5安装地点：大连 3.1.6塔板设计位置：塔底
3.2 塔顶、塔底温度与压力的确定
3.2.1 塔顶温度与压力的计算
已知：塔顶压力 1.72MPa 0.11.62P D =+=（绝压），0.98x A = ，0.02x B =
设塔顶D T =43℃，查P —T —K 图得01.1K A =，0.91K B =，由i
i
o i i x y p p K ==得
0.98980.981.01x K =y A A A =⨯=⋅，0.018202.091.0x y B =⨯=⋅=B B K 0.0081-0182.09898.01y y B A =+=-+
=ε|1.008-1|=0.008，所选温度基本符合，故假设正确，塔顶温度为316K ，
1.1191
.001
.1K K αB A D ===
3.2.2 塔底温度与压力的计算
工程经验每块塔板压降100mm 液柱，丙烷-丙烯密度约450kg/m 3,则塔底压力
()MPa 109.814500.1N P P -6D W ⨯⨯⨯⨯+=（绝压），N 为假设实际塔板数。
设塔底W T =53℃，查P —T —K 图得A K ，B K ，得B
A
D K K α=
3.2.3 平均相对挥发度
2
)
α(ααW D m +=
3.3 物料衡算及热量衡算
3.3.1物料衡算 1) 全塔物料衡算
W
nW D nD F nF nW
nD nF x q x q x q q q q +=+=
其中：nD q ——塔顶采出量
nW q ——塔底采出量 nF q ——进料量
D x ——塔顶产品组成，摩尔分数 W x ——塔底产品组成，摩尔分数 F x ——进料组成，摩尔分数
解得结果： l/h 32.8125km o q nD = km ol/h 1875.71q nW = 换算为质量流量：
mol 42.700kg/k 440.35420.65M mol 43.964kg/k 440.98420.02M mol
42.040kg/k 440.02420.98M F W D =⨯+⨯==⨯+⨯==⨯+⨯=⎪⎩⎪⎨⎧=⨯==⨯==⨯=⇒kg/h 00.1352M q q kg/h 63.755M q q kg/h
44.1379M q q F nF MF
W nW MW D nD MD
其中：F W D M ,M ,M ——塔顶，塔底，进料物流摩尔质量,kg/kmol ；
MF MW MD q ,q ,q ——塔顶，塔底，进料物流质量流量kg/h 。 换算为体积流量： 查物性手册得，
表3- 1 不同温度下丙烯丙烷的密度
塔顶：98%丙烯，按43°C 的纯丙烯计算密度，
3/k 05.45020
435.0
-0.47813-0.478m g D =⨯=ρ，
塔底：98%丙烷，按53°C 的纯丙烷计算密度，
3/k 32.44120427.6
-8.46613-8.466m g W =⨯=ρ，
进料混合液体取密度3/k 450m g L =ρ，
h q D MD /m 065.305.45044.1379q 3VD ===ρ h q W MW /m 712.132.44163.755q 3VW ===ρ h q F MF /m 744.445000.2135q 3VF ===ρ
2) 塔内气、液相流量：
精馏段：nD nL Rq q =，nD nV 1)q (R q +=
提馏段：nF nL nL qq q q +='，nF nV nV 1)q (q q q -+=' 饱和液体进料，q=1，则：nF nL nL q q q +=' nV nV q q =' 3.3.2 热量衡算
1）再沸器热流量：r q nV
R '⋅'=φ 再沸器加热蒸气的质量流量：R R R G r φ= 2）冷凝器热流量：r q nV C ⋅=φ
冷凝器冷却剂的质量流量：()211T T G C C -⋅=φ
3.3 塔板数的计算
3.3.1回流比的计算
联立q 线方程和相平衡关系，有
()⎪⎩
⎪
⎨
⎧-+==e e e x
x y 1165.0x e αα e
e e
D x y R --=
y x min ，min 4.1R R =
3.3.2给出假设，进行迭代
具体为：
假设实际板数——确定塔顶塔底压力——根据压力和组成算出相对挥发度——平均相对挥发度——理论板数—— 实际板数——与假设比较
精馏线方程1
x 1n +++=
R x R R
y D 提馏线方程W nW
nF nL nW
n nW nF nL nF nL n x q qq q q x q qq q qq q -+--++=
+1y
第一次：首先假设80/0.6=134块实际板。
算出塔底压力 1.78MPa 0.061.72109.814500.1134P P -6D W =+=⨯⨯⨯⨯+=，查P —T —K 图得15.1K A =，00.1K B =，得15.100
.115
.1K K αB A D ===
平均相对挥发度13.12
15
.111.12)α(ααW D m =+=+=
⎪⎩
⎪
⎨⎧=⨯+⨯==677.065.013.0165.013.165
.0x e e y ，2.1165.0-677.0677.0-98.0y x min
==--=e e e D x y R 7.152.114.14.1min =⨯==R R
精馏线方程
0587.0x 94.01
x 1n n 1n +=+++=
+R x R R
y D h /km ol 16.5158125.327.15Rq q nD nL =⨯==
提馏线方程
000627
.0x 031.11875.17-5016.51502
.01875.17x 1875.17-5016.5155016.515y n n 1-=+⨯-++=
-+--++=+W
nW
nF nL nW
n nW nF nL nF nL n x q qq q q x q qq q qq q
相平衡方程n
n
n n n y y y y x 13.013.1)1(-=--=
αα
利用逐板计算法计算理论板数，用excel输出结果如下：
板数x y 板数x y
1 0.977458608 0.98 54 0.606904804 0.635651069
2 0.974661611 0.977511091 55 0.596041926 0.625091853
3 0.97170894
4 0.97488191
5 5
6 0.584551254 0.613892226
4 0.968594123 0.972106407 57 0.57243113 0.602045343
5 0.965310671 0.96917847
6 58 0.559685481 0.589549495
6 0.961852151 0.96609203 59 0.546324361 0.576408731
7 0.958212218 0.962841022 60 0.532364423 0.562633416
8 0.95438466 0.959419485 61 0.517829277 0.54824072
9 0.950363458 0.955821581 62 0.502749714 0.533254984
10 0.946142843 0.952041651 63 0.487163777 0.517707955
11 0.941717355 0.948074272 64 0.471116645 0.501638855
12 0.937081919 0.943914314 65 0.454660323 0.485094261
13 0.932231909 0.939557004 66 0.437853144 0.468127793
14 0.927163223 0.934997994 67 0.420759056 0.450799591
15 0.921872366 0.93023343 68 0.403446736 0.433175586
16 0.916356524 0.925260024 69 0.385988544 0.415326585
17 0.910613645 0.920075132 70 0.368459334 0.397327189
18 0.90464252 0.914676826 71 0.35093519 0.379254573
19 0.898442861 0.909063968 72 0.333492106 0.36118718
20 0.892015376 0.903236289 73 0.316204679 0.343203361
21 0.885361839 0.897194453 74 0.299144843 0.325380024
22 0.878485157 0.890940129 75 0.282380705 0.307791333
23 0.871389422 0.884476047 76 0.265975515 0.290507507
24 0.864079962 0.877806056 77 0.249986799 0.273593756
25 0.856563377 0.870935165 78 0.234465684 0.25710939
26 0.848847557 0.863869575 79 0.219456412 0.24110712
27 0.840941695 0.856616704 80 0.204996065 0.225632561
28 0.832856276 0.849185193 81 0.191114473 0.210723943
29 0.824603054 0.841584899 82 0.177834305 0.196412021
30 0.816195013 0.833826871 83 0.165171315 0.182720169
31 0.807646301 0.825923312 84 0.153134713 0.169664625
32 0.798972159 0.817887523 85 0.141727652 0.157254889
33 0.790188823 0.809733829 86 0.130947777 0.145494209
34 0.781313415 0.801477494 87 0.120787833 0.134380158
35 0.772363816 0.79313461 88 0.111236297 0.123905256
36 0.763358527 0.784721987 89 0.102278007 0.114057622
37 0.754316521 0.776257015 90 0.093894789 0.104821625
38 0.745257085 0.76775753 91 0.086066044 0.096178528 39 0.736199653 0.75924166 92 0.0787693 0.088107091 40 0.727163644 0.750727674 93 0.07198072 0.080584148 41 0.718168291 0.742233825 94 0.065675557 0.073585122 42 0.709232483 0.733778193 95 0.059828551 0.067084499 43 0.700374607 0.725378534 96 0.054414282 0.061056236 44 0.691612398 0.717052131 97 0.049407464 0.055474125 45 0.682962804 0.708815654 98 0.044783188 0.050312095 46 0.674441865 0.700685036 99 0.040517133 0.045544467 47 0.666064604 0.692675353 100 0.036585718 0.041146164 48 0.657844936 0.684800728 101 0.032966231 0.037092875 49 0.649795594 0.67707424 102 0.029636918 0.033361184 50 0.641928075 0.669507859 103 0.02657705 0.029928663
53 0.617146527 0.645581209 106 0.018822834 0.021217883
107
0.016654869
0.018779342
得理论进料为52块板，理论总板数为107块（不含釜） 则实际板数为107/0.6=178.333块。 第二次：设实际板为179块。
算出塔底压力 1.80MPa 0.081.72109.814500.1179P P -6D W =+=⨯⨯⨯⨯+=，查P —T —K 图得18.1K A =，02.1K B =，得156.102
.118
.1K K αB A D ===
平均相对挥发度133.12
156
.111.12)α(ααW D m =+=+=
⎪⎩
⎪
⎨⎧=⨯+⨯==678.065.0133.0165.0133.165
.0x e e y ，8.1065.0-678.0678.0-98.0y x min
==--=e e e D x y R 12.158.104.14.1min =⨯==R R
精馏线方程
0608.0x 938.01
x 1n n 1n +=+++=
+R x R R
y D h /km ol 13.4968125.3212.15Rq q nD nL =⨯==
提馏线方程
00065.0x 032.11875.17-5013.49602
.01875.17x 1875.17-5013.4965013.496y n n 1-=+⨯-
++=
-+--++=+W
nW
nF nL nW
n nW nF nL nF nL n x q qq q q x q qq q qq q 相平衡方程n
n
n n n y y y y x 133.0133.1)1(-=--=
αα
同上，通过excel 利用逐板计算法计算理论板数，
板数 x y 板数 x
y
1 0.977400116
0.98
54 0.613872096 0.643017896 2 0.97465271 0.977561399 55 0.603402567 0.632866003 3 0.971751342 0.974984427 56 0.592289526 0.622061449 4 0.968689535 0.972263045 57 0.580526643 0.610592791 5 0.965460811 0.969391176 58 0.56811303 0.598453496 6 0.962058731 0.966362746 59 0.555053889 0.585642647 7 0.958476937 0.963171713 60 0.541361099 0.572165614 8 0.954709205 0.959812115 61 0.527053704 0.558034654 9 0.950749494 0.956278113 62 0.512158282 0.543269423 10 0.946592009 0.952564042 63 0.496709152 0.527897347 11 0.942231263 0.948664465 64 0.4807484
0.511953845
12 0.937662141 0.944574236 65 0.464325701 0.495482349 13 0.932879979 0.940288559 66 0.447497922 0.478534123 14 0.927880633 0.935803058 67 0.430328503 0.461167855 15 0.922660559 0.931113845 68 0.412886619 0.443449015 16 0.917216892 0.926217596 69 0.395246144 0.42544899 17 0.911547529 0.921111626 70 0.37748445
0.40724402
18 0.905651207 0.91579396 71 0.359681074 0.388913953 19 0.899527584 0.910263415 72 0.341916297 0.370540868 20 0.893177315 0.90451967 73 0.324269712 0.352207619 21 0.886602121 0.898563337 74 0.306818798 0.333996343 22 0.879804858 0.892396034 75 0.289637588
0.315987
23 0.872789575 0.886020438 76 0.272795458 0.298255991 24 0.865561556 0.879440345 77 0.256356085 0.280874913 25 0.858127363 0.872660715 78 0.240376601 0.263909479 26 0.850494855
0.8656877
79 0.224906967 0.247418652 27 0.842673198 0.858528673 80 0.209989566 0.23145399 28 0.834672858 0.85119223 81 0.195659017 0.216059232 29 0.826505576 0.843688189 82 0.181942191 0.201270105 30
0.818184325 0.836027562
83
0.168858417 0.187114341
31 0.809723253 0.828222518 84 0.156419841 0.173611886 32 0.801137601 0.820286327 85 0.144631912 0.160775276 33 0.79244361 0.812233283 86 0.133493964 0.148610133 34 0.783658409 0.804078622 87 0.122999863 0.137115771 35 0.774799886 0.795838408 88 0.113138693 0.126285859 36 0.76588655 0.787529422 89 0.103895444 0.116109131 37 0.756937378 0.779169022 90 0.095251702 0.106570098 38 0.747971655 0.770775009 91 0.087186303 0.097649757 39 0.739008809 0.762365473 92 0.079675946 0.089326265 40 0.730068246 0.753958635 93 0.072695757 0.081575576 41 0.721169175 0.745572697 94 0.066219799 0.074372021 42 0.712330452 0.737225678 95 0.060221522 0.067688833 43 0.703570416 0.728935262 96 0.054674146 0.06149861 44 0.694906746 0.720718653 97 0.049551
0.055773719
45 0.686356319 0.712592431 98 0.044825794 0.050486632 46 0.677935093 0.704572429 99 0.040472846 0.04561022 47 0.669657994 0.696673611 100 0.03646726 0.041117977 48 0.661538828 0.688909979 101 0.032785065 0.036984212 49 0.653590211 0.681294484 102 0.029403317 0.033184187 50 0.645823509 0.673838957 103 0.026300169 0.029694223 51 0.638248804 0.66655406 104 0.023454912 0.026491774
107
0.01627682
0.0184018
得理论进料为53块板，理论总板数为107块（不含釜），则实际板数为107/0.6=178.333块。
假设成立。
结论：理论进料为53块板，理论总板数为108块（含釜）
实际进料第88块板，实际总塔板数为180块（含釜）。 回流比R=15.12
塔底压力 1.79902MPa 109.814500.1179P P -6D W =⨯⨯⨯⨯+=（绝压） 塔底温度：W T =53℃
流量：精馏段：h /km ol 13.4968125.3212.15Rq q nD nL =⨯==
h /km ol 94.5288125.3212.161)q (R q nD nV =⨯=+= 提馏段：km ol/h 13.5465013.496q q q nF nL nL =+=+=' km ol/h 94.528q q nV nV =='
3.3.4计算结果
表3- 2 精馏塔计算结果
3.4 精馏塔工艺设计
3.4.1物性数据
1.80Mpa ，53℃下，丙烷的物性数据（以塔底为标准）：查得 气相密度：3/kg 5.35m V =ρ 液相密度：3/kg 3
2.441m L =ρ 液相表面张力：m N /m 762.4=σ
3.
4.2初估塔径
kg/s 4648.6273.36kg/h 324494.528==⨯==M q q nV mV
s m h m q q V
mV
VV /1821.0/59.6555
.3536
.2327333===
=
ρ
s kg h kg M q q nL mL /0634.6/4.218284413.496==⨯==
s m h m q q L
mL
VL /0137.0/46.4932
.4414
.2182833===
=
ρ
两相流动参数：266.0441.32
35.5
6.46486.0634ρρq q
ρρq q F L V mV mL V L VV VL LV ====
设塔板间距0.45m H T =（一般取值范围为0.4～0.6m ），查费克关联图得
06.020=C
图3- 1 费克关联图
气体负荷因子C ： 045.0)20
762.4(
06.0202
.02
.020=⨯=⎪
⎭⎫
⎝⎛=σC C 液泛气速f
u ：m/s 1521.05
.355
.3532.441045.0u f =-=-=V V L C
ρρρ 泛点率取
0.7u u
f
=（一般取值范围为0.6～0.8）， 操作气速0.1065m /s 0.15210.70.7u u f =⨯== 所需气体流道截面积2VVs 1.71m 0.1065
0.1821
u q A ===
选取单流型，弓形降液管板，取0.09A A T
D
=（一般取值范围为0.6～0.12），则
91.01=-=T
D T A A A A
故塔板截面积21.879m 0.911.710.91A A T === 塔径m 55.1879
.144=⨯=
=
π
π
AT
D ，圆整，取1.6m
丙烯—丙烷板式精馏塔设计1 丙烯—丙烷板式精馏塔设计1 丙烯和丙烷是石油行业中常见的烃类化合物，丙烯主要用于合成塑料 和合成橡胶等工业原料，而丙烷则广泛用于燃料和热能生产。在石油提炼 过程中，需要对丙烯和丙烷进行分离，以满足不同的工业需求。这就需要 使用精馏塔进行分离和提纯。 丙烯-丙烷板式精馏塔是一种常见的精馏塔设计，以下是其设计过程 和要点： 1.确定塔的尺寸和设计参数：首先，需要确定塔的高度、内径和塔板 数量等尺寸参数。这些参数的选择将取决于丙烯和丙烷的物理和化学性质，以及分离程度和生产要求。同时，还需要确定塔板的类型，常用的有平板、筛板和节流孔板等。 2.计算塔的理论板数：根据丙烯和丙烷的物理性质，可以使用理论计 算方法来确定塔的理论板数。常见的方法有经验法、Fenske方法和McCabe-Thiele方法等。这些方法基于馏分的蒸发和重新凝结过程，并考 虑到物料的挥发性和沸点差异。 3.优化精馏塔结构：在确定了理论板数后，可以对精馏塔的结构进行 优化。优化的目标是降低能耗和提高分离效果。常见的优化措施包括增加 回流比、优化塔底和塔顶的设计、增加中间进料点和中间产品抽取点等。 这些措施可以提高馏分在塔内的接触和分离效果。 4.确定换热与冷凝方式：精馏过程中，需要进行热量交换和冷凝，以 提供蒸汽和冷凝液。根据工艺和能耗要求，可以选择合适的换热器和冷凝
器类型进行热交换。常见的方式有喷射器冷凝、外换热器冷凝和内换热器 冷凝等。 5.进行流程模拟和动态调整：一旦确定了精馏塔的设计参数和结构， 可以使用流程模拟软件进行流程计算和模拟。通过模拟，可以评估塔内各 个部位的温度、压力和塔板效率等参数，并进行相应的调整和优化。流程 模拟也可以用于优化操作条件和改进分离效果。 6.进行安全评估和应急设计：精馏塔是一种高温高压设备，需要进行 安全评估和应急设计。这包括确定安全阀和过压保护装置、制定应急排放 和泄漏处置计划等。同时，还需要考虑火灾和爆炸等事故的防范和应对措施。 总之，丙烯-丙烷板式精馏塔的设计需要考虑物料的物化性质、分离 要求和生产条件等多个因素。通过合理的尺寸设计、优化结构和流程模拟，可以实现丙烯和丙烷的高效分离和提纯。同时，安全评估和应急设计也是 设计过程中不可忽视的重要部分。
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% x 98 ≥ D 釜液丙烯含量% ≤ x 2 W 总板效率为0.6 2、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=1.2 3、塔板形式：浮阀 4、处理量：F=50kml/h 5、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0.6 2、操作条件： 塔顶操作压力1.62MPa(表压)
过程工艺与设备课程设计丙烯—丙烷精馏塔设计 班级：09级高分子1班 姓名：赵健 学好：20222412844 指导老师：刘诗丽 设计日期：2012-2-20至2012-2-29
目录前言 第一章：任务书 第二章：数据求算过程 第三章：溢流装置的设计 第四章：塔盘布置 第五章：塔盘流动性能的校核 第六章：负荷性能图
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等内容。 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！
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（摩尔百分数）x f＝65％； 塔顶丙烯含量x D＝98％； 釜液丙烯含量x w＝2％； 总板效率为0.6； 2、操作条件：塔顶操作压力为1.62MPa(表压)； 3、其他条件：塔设计位置在塔顶； 踏板形式为筛板； 处理量90Kmol/h ； 回流比系R/Rmin=1.6； 用3#图纸绘制带控制点的工艺流程图及精馏塔工艺条件图； 4、 液相密度表面张力 丙烯474.8 4.76 丙烷460.92 4.75 气相密度表面张力 丙烯31 丙烷32.1
液相密度m 3 L /Kg 5224.47492.46002.08.47498.0=⨯+⨯=ρ 气相密度m 3 V /Kg 022.311.3202.03198.0=⨯+⨯=ρ 液相表面张力：m mN /7502.402.076.498.075.4=⨯+⨯=σ 第二章：数据求算过程： 1、的确定： 假设塔顶温度为316.1K ，压力为1.62MPa （表压），则根据“烃 类的p--T--K 图”可知，，1721.33/101.33 的压力下，=1.08， 98.0K B =，所以 10.198.008 .1== α 假设塔底温度为325.23K ，压力为1.76MPa （表压），则根据“烃类的p--T--K 图”可知， 在C 23.52。 ，1861.33/101.33的压力下，02.119.1K K B A ==， ，所以17.102.119 .1== α 所以 14.1217 .110.1=+= α 2、R 的确定：R/Rmin=1.8 又 x y y q q q D R --= x min 是q 线与平衡线的交点坐标，因为是 饱和液体进料 ，q=1， 所以q 线方程为 % 65== x f x , 平衡线方程为 x x x x 14.0114.1)1(1y += -+= αα 联立可得 =0.65， =0.679；
化工原理课程设计 操强何艺青郝青丽马蕴莉彭宇
绪论 (3) 第一节概述 (7) 1.1精馏操作对塔设备的要求 (7) 1.2板式塔类型 (7) 1.2.1筛板塔 (7) 1.2.2浮阀塔 (8) 1.3精馏塔的设计步骤 (8) 第二节设计方案的确定 (8) 2.1操作条件的确定 (8) 2.1.1操作压力 (8) 2.1.2 进料状态 (9) 2.1.3加热方式 (9) 2.1.4冷却剂与出口温度 (9) 2.1.5热能的利用 (9) 2.2确定设计方案的原则 (10) 第三节板式精馏塔的工艺计算 (10) 3.1 物料衡算与操作线方程 (10) 3.1.1 常规塔 (11) 3.1.2 直接蒸汽加热 (12) 第四节板式塔主要尺寸的设计计算 (12) 4.1塔的有效高度和板间距的初选 (13) 4.1.1塔的有效高度 (13) 4.1.2板间距的初选 (13) 4.2 塔径 (13) 4.2.1初步计算塔径 (14) 4.2.2塔径的圆整 (14)
4.2.3 塔径的核算 (15) 第五节板式塔的结构 (15) 5.1塔的总体结构 (15) 5.2 塔体总高度 (16) 5.2.1塔顶空间H D (16) 5.2.2人孔数目 (16) 5.2.3塔底空间H B (17) 5.3塔板结构 (18) 5.3.1整块式塔板结构 (18)
绪论 一、化工原理课程设计的目的和要求 课程设计是《化工原理》课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。在整个教学计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。 课程设计不同于平时的作业，在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程设计是培养学生独立工作能力的有益实践。 通过课程设计,学生应该注重以下几个能力的训练和培养： 1. 查阅资料，选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力； 2. 树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力； 3. 迅速准确的进行工程计算的能力； 4. 用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。 二、化工原理课程设计的内容和步骤 （一）课程设计的基本内容 1. 设计方案简介对给定或选定的工艺流程，主要的设备型式进行简要的论述； 2. 主要设备的工艺设计计算包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸计算及结构设计； 3. 典型辅助设备的选型和计算包括典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定； 4. 带控制点的工艺流程简图以单线图的形式绘制，标出主体设备和辅助设备的物料流向、物流量、能流量和主要化工参数测量点； 5. 主体设备工艺条件图图面上应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表； 完整的课程设计由说明书和图纸两部分组成。说明书是设计的书面总结，也是后续设计工作的主要依据，应包括以下主要内容： （1）封面（课程设计题目、班级、姓名、指导教师、时间）； （2）目录； （3）设计任务书； （4）设计方案简介； （5）设计条件及主要物性参数表； （6）工艺设计计算； （7）辅助设备的计算及选型； （8）设计结果汇总表； （9）设计评述及设计者对本设计有关问题的讨论； （10）工艺流程图及设备工艺条件图； （11）参考资料。 （二）课程设计的步骤 1. 动员和布置任务；
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。 3.能量利用：优化设备结构和操作条件，以提高能量利用率，减少能源消耗。 4.设备维护和清洁：设计方便维护和清洁的结构，使得设备的运行和维护更加方便。 总结：丙烯-丙烷板式精馏塔的设计涉及多个方面的考虑因素，如塔内结构设计、热量平衡设计、物料平衡设计、压力平衡设计等。在设计过程中，需要充分考虑物料的特性和工艺要求，以确保设备的高效运行和安
乙烯装置分离工段------丙烯精馏工序工艺设计 摘要 乙烯是石油化学工业中最重要基础有机原料之一。由乙烯装置生产的乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯，即“三烯三苯”是生产各种有机化工原料和合成树脂、合成纤维、合成橡胶三大合成材料的基础原料，涉及到国民生活的各个方面。所以,乙烯生产能力的大小直接影响着乙烯及其他衍生物的供应。其产能是衡量一国乙烯竞争力的重要标准,也是衡量一个国家石油化工产业的重要标志。 乙烯装置是石油化工行业的龙头装置，对应乙烯装置，石油烃裂解制乙烯技术研究始于20世纪30年代，经过近70年的发展，裂解技术日臻完善，目前该技术所生产的乙烯已经占到世界乙烯总产量的98%以上。 本次设计参考了**乙烯厂的部分资料，以生产实践为基础，理论联系实际，针对乙烯装置分离工段进行重点设计。设计生产能力为年生产10万吨。本设计内容主要对丙烯精馏塔进行了物料衡算、热量衡算、塔型设计、尺寸计算与选型。其中包括塔径计算、塔板布置、流体力学计算，附件的计算与选型，其中包括塔冷凝器的选择、再沸器的选取、接管及除沫器的计算、塔高的计算等内容。 设计过程中查阅了大量的文献资料，并以**乙烯厂装置为参考，设计基本达到了合理程度，绘制了工艺流程图和填料装配图。 关键词：乙烯；装置；丙烯；精馏 ABSTRACT
目录 引言 (1) 第一章、文献综述 (2) 1.1设计概述 (2) 1.2国内外乙烯工业的现状和发展前景 (2) 1.3乙烯的主要生产方法 (3) 1.3.1 烃类热裂解法生产乙烯 (3) 1.3.2 乙烯的主要分离技术 (4) 1.3.3 乙烯生产的其他方法 (5) 第二章、乙烯等主要产品的性质和工艺流程的确定 (6) 2.1乙烯等主要产品和主要副产品的性质、用途和质量规格 (6) 2.1.1 聚合级乙烯 (6) 2.1.2 聚合级丙烯 (6) 2.1.3 主要副产品的性质、用途和质量规格 (7) 2.2乙烯生产工艺技术简介 (9) 2.2.1 装置简介 (9) 2.2.2 基本原理 (9) 2.2.3工艺流程 (10) 2.2.4工艺条件控制指标 (17) 第三章、乙烯装置的物料衡算 (19) 3.1物料衡算 (19) 3.1.1 裂解装置的物料衡算 (19) 3.1.2 丙烯精馏塔物料衡算 (20) 3.2热量衡算 (23) 3.2.1 丙烯精馏塔热流示意图 (23) 3.2.2 热量衡算 (23) 3.3设备尺寸衡算与选型 (25) 3.3.1 丙烯精馏塔的设备尺寸计算与选型 (25) 3.3.2 丙烯精馏塔附属设备及主要附件选型与计算 (30) 第四章、设计结果汇总 (36)
南京工程学院 课程设计说明书（论文）题目乙醇—水连续精馏塔的设计 课程名称化工原理 院(系、部、中心)康尼学院 专业环境工程 班级K环境091 学生姓名朱盟翔 学号240094410 设计地点文理楼A404 指导教师李乾军张东平 设计起止时间：2011年12月5日至 2011 年12月16日
符号说明 英文字母 A a——塔板开孔区面积，m2； A f——降液管截面积，m2； A0——筛孔面积； A T——塔截面积； c0——流量系数，无因此； C——计算u max时的负荷系数，m/s； C S——气相负荷因子，m/s； d0——筛孔直径，m； D——塔径，m； D L——液体扩散系数，m2/s； D V——气体扩散系数，m2/s； e V——液沫夹带线量，kg(液)/kg(气)；E——液流收缩系数，无因次； E T——总板效率，无因次； F——气相动能因子，kg1/2/（s·m1/2）； F0——筛孔气相动能因子，kg1/2/（s·m1/2）；g——重力加速度，9.81m/s2； h1——进口堰与降液管间的距离，m； h C——与干板压降相当的液柱高度，m液柱； h d——与液体流过降液管相当的液柱高度，m； h f——塔板上鼓泡层液高度，m； h1——与板上液层阻力相当的高度，m液柱； h L——板上清夜层高度，m； h0——降液管底隙高度，m； h OW——堰上液层高度，m； h W——出口堰高度，m； h'W——进口堰高度，m； Hσ——与克服表面张力的压降相当的液柱高度，m液柱； H——板式塔高度，m； 溶解系数，kmol/(m3·kPa)； H B——塔底空间高度，m； H d——降液管内清夜层高度，m； H D——塔顶空间高度，m； H F——进料板处塔板间距，m； H P——人孔处塔板间距，m； H T——塔板间距，m；K——稳定系数，无因次； l W——堰长，m； L h——液体体积流量，m3/h； L S——液体体积流量，m3/h； n——筛孔数目； P——操作压力，Pa； △P——压力降，Pa； △P P——气体通过每层筛板的压降，Pa；r——鼓泡区半径，m， t——筛板的中心距，m； u——空塔气速，m/s； u0——气体通过筛孔的速度，m/s； u0，min——漏气点速度，m/s； u'0——液体通过降液管底隙的速度，m/s；V h——气体体积流量，m3/h； V s——气体体积流量，m3/h； W c——边缘无效区宽度，m； W d——弓形降液管宽度，m； W s——破沫区宽度，m； x——液相摩尔分数； X——液相摩尔比； y——气相摩尔分数； Y——气相摩尔比； Z——板式塔的有效高度，m。 希腊字母 β——充气系数，无因次； δ——筛板厚度，m； ε——空隙率，无因次； θ——液体在降液管内停留时间，s；μ——粘度，mPa； ρ——密度，kg/m3； σ——表面张力，N/m； ψ——液体密度校正系数，无因次。 下标 max——最大的； min——最小的； L——液相的； V——气相的。
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。 本次课程设计，总体上是成功的，它使我对专业知识又有了一次较为全面的认识，并简单地完成了从理论知识到实际应用的过渡过程。 因为本人是第一次接触课程设计，经验十分有限，在参数的选择上、公式的代用以及计算上本设计都还存在许多错误，希望各位老师给予指正。 感谢老师的耐心指导和参阅！
目录 第一章概述 (3) 1.1精馏塔 (3) 1.2再沸器 (3) 1.3立式热虹吸特点 (3) 1.4冷凝器 (3) 第二章流程简介 (4) 2.1精馏装置流程 (4) 2.2工艺流程 (4) 2.3设备选用 (4) 2.4处理能力及产品质量 (4) 第三章精馏塔工艺设计 (4) 3.1设计条件 (4) 3.2物料衡算及热量衡算 (5) 3.3塔板数的计算 (6) 3.4精馏塔工艺设计 (8) 3.5溢流装置的设计 (9) 3.6塔板布置和其余结构尺寸的选取 (10) 3.7塔板流动性能校核 (10) 3.8负荷性能图 (12) 第四章再沸器的设计 (15) 4.1设计任务与设计条件 (15) 4.2估算设备尺寸 (16) 4.3传热系数的校核 (16) 4.4循环流量校核 (18) 第五章辅助设备的设计 (21) 5.1辅助容器的设计 (21) 5.2传热设备 (22) 5.3泵的设计 (23) 第六章管路设计 (26) 第七章控制方案 (26) 第八章学习设计心得 (27) 附录一主要符号说明 (28) 附录二源程序 (30) 附录三参考文献 (33)
化工过程与设备课 程设计I 丙烯-丙烷精馏装置及其辅助设备的 设计 班级： 化工1402 学生姓名：雪林学号：20144105 3 指导教师：都健晓滨 磊 完成日期： 2017年7 ..
月1 日 理工大学 Dalian University of Technology ..
前言 化工原理课程是化学化工专业学生的专业基础课程，作为化工专业出身的学生，学好化工原理相关知识对今后从事化工专业相关工作及进一步深造科研都有着非常重要的意义。经过一年化工原理基础知识的学习，我们已经基本了解了化工原理在化工生产中的重要应用，同时也基本掌握了最基础的化工过程计算方法和设计原理。 本设计说明书主要包括概述、方案流程简介、精馏塔设计、再沸器设计、辅助设备设计、管路设计、控制方案和经济核算等部分，对丙烯-丙烷精馏装置进行了详细的分析设计计算和校核，对于再沸器、辅助设备和管路的设计也做了详细的设计说明和校对。通过本次化工原理课程设计，完成了对丙烯-丙烷精馏装置的设计和计算，本次课程设计既是对化工原理课程学习的一个总结，充分利用所学的理论知识，也为今后从事化工相关行业工作打下良好的基础，在加深对所学知识的认识和理解的同时，也将所学的知识应用到实际化工生产设备的设计计算之中，锻炼了将理论应用于实际和理论联系实际的能力，相信课程设计在以后的学习、工作中都会起到良好的作用。 鉴于设计者经验和水平有限，本设计说明书中还存在很多问题和不足，希望老师给予指导和帮助。 ..
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目录 ..
1 丙烯——丙烷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、石化等工业中得到广泛应用。精馏过程是在能量分离剂驱动下（有时外加质量分离剂），利用液相混合物中各组分挥发度不同，使气、液两相多次直接接触和分离，在此过程中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。为实现精馏过程，必须为该过程提供物流的贮存、输送、传热、分离、控制等的设备、仪表。由这些设备仪表等构成的精馏过程生产系统称为精馏装置。 1.1 设计的目的和意义 本次设计是为了确定一套年处理量为5×105kmol的丙烯—丙烷精馏装置的设备尺寸及性能参数，以获得较大的生产能力及较高的生产效率，并尽量节约能源，减少污染并得到较高的经济效益。 1.2 方案的确定和论证 1.2.1 精馏塔简介 精馏塔是精馏装置的核心设备，气、液两相在塔多级接触进行传质、传热，实现混合物的分离，为保证精馏过程能稳定、高效地操作，适宜的塔型及合理的设计是十分关键的。 精馏塔是一圆形筒体，塔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。 按照塔的件结构，塔设备可分为板式塔和填料塔两大类。在板式塔中，塔装有一定数量的塔盘，气体以鼓泡或喷射的形式穿过塔盘上的液层使两相密切接触，进行传质。两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。在填料塔中，塔装填一定段数和一定高度的填料层，液体沿填料表面呈膜状向下流动，作为连续相的气体自下而上流动，与液体逆流传质。两相的组分浓度沿塔高呈连续变化。 本设计选取的是板式塔。与填料塔相比较，在塔效率上，板式塔效率稳定；在液气比方面，板式塔适应围较达，而填料塔则对液体喷淋量有一定要求；在安装维修方面，板式塔相对比较容易进行；由于所设计的塔径较大，所以在造价上，板式塔比填料塔更经济一些；而且，板式塔的重量较轻。所以，在本次设计中，设计者选择了板式塔。 ..
板式精馏塔的设计指导书 一、设计内容 1.设计方案的确定（设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备的形式进行简要的论述。） (1)操作压力 (2)进料状态 (3)加热方式 (4)热能利用 2.主要设备的工艺设计计算 (1)物料衡算; (2)热量衡;(3)回流比的确定;(4)工艺参数的选定;(5)理论塔板数的确定 3.塔板及塔的主要尺寸的设计(设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。) (1)塔板间距的确定(2) 塔径的确定(3) 塔板布置及板上流体流程的确定 4. 流体力学的计算及有关水力性质的校核 5. 板式精馏塔辅助设备的选型:典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备的规格、型号的选定。 6.绘制流程图及精馏塔的装配图: 工艺流程图：以单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方向，物流量、能流量，主要测量点。主要设备的工艺条件图：主体设备工艺条件图是将设备的结构设计和工艺尺寸的计算结果用一张总图表示出来。图面上应包括如下内容:①设备图形：指主要尺寸(外形尺寸、结构尺寸、连接尺寸)、接管、人孔等；②.技术特性：指装置的用途、生产能力、最大允许压强、最高介质温度、介质的毒性和爆炸危险性；③.设备组成一览表：注明组成设备的各部件的名称等。应予以指出，以上设计全过程统称为设备的工艺设计。完整的设备设计，应在上述工艺设计基础上再进行机械强度设计，最后提供可供加工制造的施工图 7.编写设计说明书：设计说明书的内容：①目录；②设计题目及原始数据(任务书)；③简述酒精精馏过程的生产方法及特点(设计方案简介)，④论述精馏总体结构(塔型、主要结构)的选择和材料选择；⑤精馏过程有关计算(物料衡算、热量衡算、理论塔板数、回流比、塔高、塔径塔板设计、进出管径等) (工艺计算及主要设备设计);⑥设计结果概要(设计结果汇总):主要设备尺寸、衡算结果等;⑦主体设备设计计算及说明；⑧主要零件的强度计算（选做）；⑨附属设备的选择(辅助设备的计算和选型,选做）；⑩参考文献；(11)设计评述(后记)及其它． 整个设计由论述，计算和图表三个部分组成，论述应该条理清晰，观点明确；计算要求方法正确，误差小于设计要求，计算公式和所有数据必需注明出处；图表应能简要表达计算的结果。 二、设计要求 1 要求掌握连续精馏装置设计原理与设计步骤 2 要求部分学生能利用计算机通过逐板计算法求解理论塔板数 3 要求学生知道进料状况及回流比对精馏过程的影响并做好优化设计 4 必须依据国家有关标准选择塔附件如：封头、支座等 三、设计进度(供参考) 1. 设计动员，下达设计任务书 0.5天； 2. 搜集资料，阅读教材，拟定设计进度 1.5天 3. 设计计算（包括电算，编写说明书草稿） 5-6天； 4. 绘图 3-4天 5. 整理，抄写说明书 2天； 6. 设计小结（答辩） 2天 四、主要参考文献 1.大连理工大学化工原理教研室编《化工原理课程设计》,大连理工大学出版社,1994 2.国家医药管理局上海医药设计院编《化工工艺设计手册》（第二版），化学工业出版社，1996 3.《化学工程手册》编委会编《化学工程手册》（第二版），化学工业出版社，1996 4.卢焕章等《石油化工基础数据手册》，化学工业出版社，1982 5.天津大学，《化工原理》，天津，天津科学技术出版社，1990年。 6.华南理工大学，《化工过程及设备设计》，广州，华南理工大学出版社，1986年。 7.魏崇关，郑晓梅，《化工工程制图》，北京，化学工业出版社，1992年。 8.刁玉玮，王立业编，《化工设备机械基础》，大连，大连理工大学出版社，1989年。 9.章克昌，吴佩琮，《酒精工业手册》，北京，轻工业出版社，1995年。 10.《化工设备结构图册》编写组，《化工设备结构图册》，上海，上海科学技术出版社，1978年。 11.柴诚敬，刘国维，李阿娜，《化工原理课程设计》，天津，天津科学技术出版社，1994年。
化工单元过程及设备课程设计-- 精馏
化工单元过程及设备课程设计 目录 前言 (2) 第一章任务书 (3) 第二章精馏过程工艺及设备概述 (4) 第三章精馏塔工艺设计 (6) 第四章再沸器的设计 (18) 第五章辅助设备的设计 (26) 第六章管路设计 (32) 第七章塔计算结果表 (33) 第八章控制方案 (33) 总结 (34) 参考资料 (35)
前言 本课程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。 说明书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！
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。 1．1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。 本设计为筛板塔，筛板的突出优点是结构简单、造价低、塔板阻力小且效率高。但易漏液，易堵塞。然而经长期研究发现其尚能满足生产要求，目前应用较为广泛。 1．2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： 1.循环推动力：釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。
学号:200620515070 （
前言 工业生产过程中，两种物流之间热的交换通过换热器实现。在石油、化工、食品加工、轻工、制药等行业的生产过程中，换热器是通用工艺设备，可用作加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，换热器类型，性能各异，但设计所依据的传热基本原理相同，不同之处是在结构设计上需要根据各自设备特点采用不同的计算方法。为此，本次仅对设计成熟，应用广泛的列管式换热器的工艺设计作介绍。 列管式换热器的应用已有悠久的历史。在很多工业部门中，列管式换热器仍处于主导地位，随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强，换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的研究十分活跃，一些新型的高效换热器相继问世。 本次设计任务是年产3.4万吨酒精精馏系统换热器设计，其中包含了生产工艺流程中五个换热器：原料预热器，塔顶全凝器，塔底冷却器，塔顶冷却器和再沸器。选取了三个换热器对其进行了精算，经反复选择与核算之后，选取了合适的换热器类型及其结构尺寸等其他工艺指标要求。对其余两个换热器做了冷热流体的物料衡算，以及对换热器的初步选型。 此次设计参考了较多的文献资料，结合实际生产需求采用了科学严谨的计算方法和精确严密的计算步骤，设计出了较符合生产需求，经济实惠，安全可靠，操作简便，易于清洗、维修的列管式换热器。 编者 2009-7-15
第一章概述 1.1设计设备在生产中的作用 在工业生产中，要实现热量的交换，须采用一定的设备，此种交换热量的设备称为换热器。 换热器作为工艺过程必不可少的单元设备，广泛地应用于石油、化工、动力、轻工、机械、冶金、交通、制药等工程领域中，据统计，在现代石油化工企业中，换热器投资约占装置建设总投资的30%-40%；在合成氨厂中，换热器占全部设备总台数的40%，由此可见，换热器对整个企业的建设投资及经济效益有着重要的影响。 1.2设计工艺流程示意图 图解：原料液通过原料液预热器预热后进入精馏塔，被成功加热后成为原料蒸汽进入塔顶冷凝器被冷却水冷却成为液体，再进入分配器，经过二次冷却成为产品进入
过程工艺与设备课程设计（二）（丙烯——丙烷精馏装置设计） 学院（系）：化工与环境生命学部___ 班级：环工1302________ 学生姓名：崔世璇_________ 学号：201346075________ 指导教师：吴雪梅、李祥村_____ 完成日期：2016年7月10日____
前言 化工原理是化工及其相关专业学生的一门重要的技术基础课，其课程设计涉及多学科知识，包括化工，制图，控制，机械等各种学科，是一项综合性很强的工作；是锻炼工程观念和培养设计思维的好方法，是为以后的各种设计准备条件；是化工原理教学的关键环节，也是巩固和深化理论知识的重要环节。 本设计说明书包括概述、方案流程简介、精馏塔、再沸器、辅助设备、管路设计、控制方案和经济分析共八章。 说明中对精馏塔的设计计算做了较为详细的阐述，对于再沸器、辅助设备和管路和控制方案的设计也做了简要的说明。 在设计过程中，得到了吴雪梅和李祥村老师的指导，得到了同学们的帮助，同学们一起讨论更让我感受到设计工作是一种集体性的劳动，少走了许多弯路，避免了不少错误，也提高了效率。 鉴于学生的经验和知识水平有限，设计中难免存在错误和不足之处，请老师给予指正。 感谢老师的指导和参阅！
目录 前言........................................................................................................................... I 目录......................................................................................................................... II 第一章概述 (1) 1.1精馏塔 (1) 1.1.1塔型选择 (1) 1.1.2板型选择 (2) 1.2再沸器 (2) 1.3冷凝器（设计从略） (3) 第二章方案流程简介 (4) 2.1精馏装置流程 (4) 2.2工艺流程 (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设备选用 (4) 2.4处理能力及产品质量 (5) 第三章精馏过程系统设计 (6) 3.1 设计条件 (6) 3.1.1 工艺条件 (6) 3.1.2 操作条件 (6) 3.1.3塔板形式： (6) 3.1.4处理量： (6) 3.1.5安装地点： (6) 3.1.6塔板设计位置： (6) 3.2 塔顶、塔底温度与压力的确定 (6) 3.2.1 塔顶温度与压力的计算 (6) 3.2.2 塔底温度与压力的计算 (7) 3.2.3 平均相对挥发度 (7) 3.3 物料衡算及热量衡算 (7) 3.3.1物料衡算 (7) 3.3.2 热量衡算 (8) 3.3 塔板数的计算 (8) 3.3.1回流比的计算 (8) 3.3.2给出假设，进行迭代 (9) 3.3.4计算结果 (14) 3.4 精馏塔工艺设计 (14) 3.4.1物性数据 (14) 3.4.2初估塔径 (14) 3.4.3塔高的估算 (16) 3.5 溢流装置的设计 (16) 3.5.1 降液管（弓形） (16) 3.5.2溢流堰 (16)
年产8万吨丙烯的生产工艺设计（精馏工段）设计
长江大学工程技术学院毕业设计(论文) 年产8万吨丙烯的生产工艺设计题目名称 （精馏工段） 题目类型毕业设计 系部化学工程系 专业班级化工60 学生姓名 指导教师 辅导教师 时间2011.11.20至2012.06.20
目录 毕业论文(设计)任务书 (Ⅰ) 开题报告 (Ⅱ) 指导教师审查意见 (Ⅲ) 评阅教师评语 (Ⅳ) 答辩会议记录 (Ⅴ) 中文摘要 (Ⅵ) 英文摘要 (Ⅶ) 1 前言 (1) 2 选题背景 (2) 2.1 课题的来源、目的和意义 (2) 2.2 国内外现状、发展趋势及存在的主要问题 (2) 2.3 研究的指导思想与技术路线 (5) 3 方案论证 (7) 3.1 低压热泵工艺流程 (7) 3.2 高压丙烯精馏流程 (7) 4 过程论述 (9) 4.1 基本原理 (9) 4.2 丙烯的性质 (9) 4.3 工艺流程 (11) 4.4 精馏工段工艺计算 (11) 5 结果分析 (44) 6 结论或总结 (45) 参考文献 (45) 致谢 (47)
长江大学工程技术学院毕业设计(论文)任务书 系化学工程系专业化学工程与工艺班级 学生姓名指导教师/职称/ 1.毕业论文(设计)题目： 年产8万吨丙烯的生产工艺设计（精馏工段） 2.毕业论文(设计)起止时间：20 年11月20日～20 年6月20 日 3.毕业论文(设计)所需资料及原始数据（指导教师选定部分） 主要书目： 1. 石油化学工业丛书·烯烃工学； 2. 石油炼制工程； 3. 有机化工工艺学等。 主要期刊： 1. 石油炼制技术； 2. 石油炼制工程等。 原始数据： 原材料、中间产品、成品物性数据及企业生产的相关数据。 4．毕业论文(设计)应完成的主要内容 （1）了解石油催化裂化进展和技术装备的最新动态 （2）掌握气体分馏技术的共同特点和流程 （3）设计出合理的精馏工艺流程 （4）作出全面的物料平衡和热量平衡 （5）完成丙烯精馏塔和再沸器的工艺结构计算 （6）绘制四张工程图纸（带控制点的工艺流程图、设备平面布置图、精馏塔和再沸器工艺结构装配图） （7）对本设计的评述和体会 （8）外文翻译一篇 5．毕业论文(设计)的目标及具体要求
化工原理课程设计 丙烯 -丙烷精馏装置设计 处理量： 50kmol/h 产品质量：（以丙稀摩尔百分数计） 进料： x f＝65％ 塔顶产品： x D＝98％ 塔底产品 : x w≤2％ 安装地点：大连 总板效率： 0.6 塔板位置：塔底 塔板形式：浮阀 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)