分离正庚烷-正己烷混合液的筛板式精馏塔工艺设计.doc

分离正庚烷-正己烷混合液的筛板式精馏塔工艺设计
一、课题名称
分离正庚烷-正己烷混合液的筛板式精馏塔工艺设计
二、课题条件
原 料:正己烷、正庚烷溶液
处理量:30000t/a
原料组成:正己烷44%(质量百分数)
原料液初温: 40℃
操作压力、回流比、单板压降:自选
进料状态:冷液体进料
分离要求:塔顶苯含量不低于99%,残液中苯含量不大于0.2%。
塔 顶:全凝器
塔 釜:饱和蒸汽间接加热
塔板形式:筛板
生产时间:年开工300天,每天三班8小时连续生产
冷却水温度:20℃
设备形式:筛板塔
厂 址:滨州市
三、设计内容
1、设计方案的选定
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(加热物料进出口温度、密度、粘度、比热、导热系数)
5、精馏塔塔体工艺尺寸的计算
6、塔板主要工艺尺寸的计算
7、塔板的流体力学验算
8、塔板负荷性能图(精馏段)
9、换热器设计
10、精馏塔接管尺寸计算
1、撰写课程设计说明书一份
设计说明书的基本内容
(1)课程设计任务书
(2)目录
(3)设计计算与说明
(4)设计结果汇总
(5)小结
(6)参考文献
14、 有关物性数据可查相关手册
15、 注意事项
(1)写出详细计算步骤,并注明选用数据的来源
(2)每项设计结束后列出计算结果明细表
(3)设计最终需装订成册上交
四、进度计划
1.设计动员,下达设计任务书 0.5天
2.收集资料,阅读教材,拟定设计进度 1-2天
3.初步确定设计方案及设计计算内容 5-6天
4.整理设计资料,撰写设计说明书
前言 1
第一章综述 2
1.1精馏原理及其在生产中的应用 2
1.2精馏操作对塔设备的要求 2
1.3板式塔类型 3
第二章工艺条件的使用和说明 3
2.1操作压力的确定 3
2.2进料状态的确定 4
2.3加热剂和加热方式的确定 4
2.4冷凝器和冷却剂的确定 4
第三章 塔的工艺设计计算 5
3.1精馏塔的物料衡算 5
3.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 5
3.1.2原料液及塔顶、塔底产品含正己烷摩尔分数和平均摩尔质量 5
3.1.3物料衡算 6
3.2理论板数的计算 7
3.2.1正己烷正庚烷的平衡线 7
3.2.2 求q值及q线方程 9
3.2.3 全塔效率ET 12
3.2.4 实际板层数求解 12
3.3精馏塔正己烷-正庚烷物性参数的计算 13
3.3.1 操作温度 13
3.3.2 平均摩尔质量 13
3.3.3液相平均表面张力计算 14
3.3.4液相平均黏度计算 14
3.3.6 液相平均密度计算 15
第四章精馏塔的塔体工艺尺寸设计 16
4.1 塔径的计算 16
4.1.1精馏段 16
4.1.2提馏段 18
提馏段 19
4.2 精馏塔有效高度的计算 20
4.3塔板主要工艺尺寸的计算 20
4.3.1 溢流装置计算 20
4.3.1.1 堰长 20
4.3.1.2溢流堰高度 21
4.3.1.3弓形降液管宽度和截面积 22
4.3.1.4 降液管底隙高度 22
4.4 塔板布置 23
4.4.1塔板的分块 23
4.4.2边缘区宽度确定 23
4.4.3 开孔区面积计算 23
4.3.4 筛孔计算及其排列 24
4.5 筛板的流体力学验算 25
4.5.1 塔板压降 25
4.5.1.1 干板阻力计算 25
4.5.1.2 气体通过液层的阻力计算 25
4.5.1.3 液体表面张力的阻力计算 26
4.5.2液沫夹带 27
4.5.3 漏液 27
4.5.4 液泛 28
4.6 塔板负荷性能图 29
4.6.1精馏段 29
4.6.1.1 漏液线 29
4.6.1.2 液沫夹带线 30
4.6.1.3 液相负荷下限线 30
4.6.1.4液相负荷上限线 31
4.6.1.5 液泛线 31
4.6.2提馏段 32
4.6.2.1漏液线 32
4.6.2.2雾沫夹带线 33
4.6.2.3 液相负荷下限线 34
4.6.2.4 液相负荷上限线 34
4.6.2.5 液泛线 34
第五章 热量衡算 36
5.1相关介质的选择 36
5.1.1加热介质的选择 36
5.1.2冷凝剂 37
5.2焓值衡算 37
5.3附属设备设计 39
5.3.1 进料管 39
5.3.2回流管 40
5.3.3塔顶蒸气出料管 41
5.3.4 釜液排出管 41
5.3.5加热蒸汽管 42
5.4筒体与封头 43
5.4.1筒体 43
5.4.2封头 43
5.4.3裙座 43
5.4.4人孔 44
5.4.5除沫器 44
5.5塔总体高度的设计 44
5.5.1塔顶空间 44
5.5.2塔底空间 44
5.5.3塔总高度的设计 45
5.7 再沸器的选择 46
5.8 泵的选择 47
5.5.1.进料泵 47
5.8.2.回流泵 48
设计感想 49
参考文献 49
附录一(结果汇总) 49
附录二 符号说明 51
精馏塔的工艺性能图 52
塔板设计图 52
塔设计图 53
塔板设计工艺图 54
前言
塔设备的基本功能在于给气、液两相充分接触的机会,使传质、传热两种传递过程能够迅速而且有效地进行,并且还要能使能够接触的气、液两相及时分开,互不夹带。所以,蒸馏、吸收、萃取、吸附等操作可在相同的设备中进行。根据塔的结构型式,塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。
板式塔内装有若干层塔板,液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底,并在各块板面上形成流动的液层;气体则靠压差的推动,由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触,两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。
板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板,塔板上开有很多筛孔,每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相在塔板内进行逐级接触,两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。板式塔的优点重量轻、效率好、处理量大、便于维修。缺点:结构复杂,压降大。
本设计采用板式塔中的筛板塔,主要对塔高、塔径、附属设备的设计计算与选择,进行塔的流体力学验算和负荷性能图,得到操作弹性等等。
本次设计结果为:理论板数为21块(不含再沸器),塔效率为57.48%,精馏段实际操作板数为16块,提馏段实际操作板数为21块,实际总板数为37块(不包括塔底再沸器)。进料位置为第17块板,在板式塔的主要工艺尺寸计算中得出塔径为1.2米,设置2个人孔,塔高为18.774米,通过筛板塔的流体力学验算,证明设计各指标数