化工原理设计丙烯塔顶浮阀1.260解析.doc

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。 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。 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。 ▲结构紧凑、占地面积小、传热系数高。 ▲壳程不能机械清洗，不适宜高粘度、或脏的传热介质。 ▲塔釜提供气液分离空间和缓冲区。 冷凝器 （设计从略） 用以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。 4. 分离序列综合 多组分物系的分离序列综合问题，可以采用直观推断法、渐进调优法和数学规划等经典方法，最为常用的是根据经验规则进行的直观推断法（M、D、S、C规则）。 第二章 方案流程简介 精馏装置流程 精馏就是通过多级蒸馏，使混合气、液两相经过多次混合接触和分离，并进行质量和热量的传递，是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（丙烯和丙烷混和液体）经过料管由精馏塔的某一位置（进料板处）流入精馏塔内，开始精馏操作，塔底设再沸器加热釜液中的液体，产生蒸汽通过塔板的浮阀上升，与沿降液管下降并横向流过塔板的液体在各级浮阀上错流接触并进行传热及传质，釜液定期作为塔底产品输出;塔顶设冷凝器使上升的蒸汽部分冷凝回流，其余作为塔顶产品输出精馏塔。 2. 工艺流程 1）物料的储存和运输 精馏装置必须在实弹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，从而保证精馏装置能连续稳定的运行。 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。 3. 设备选用 精馏塔选用浮阀塔，配合使用立式热虹吸式再沸器 4. 处理能力及产品质量 处理量：60koml/h 产品质量：（以丙烯摩尔质量计）进料 65% ，塔顶产品 98% 塔底产品≤2%。 第三章 精馏塔工艺设计 第一节 设计条件 工艺条件： 饱和液体进料， 进料丙烯含量=65%（摩尔分数，下同） 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： 塔顶压力1.62MPa（表压） 加热剂及加热方式：加热剂：蒸汽；加热方式：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：60 kmol/h， 5.安转地点：大连 6.塔板位置：塔顶 第二节 物料衡算及热量衡算 物料衡算 = + =+ 解得：=39.375 kmol/h ，=20.625 kmol/h 塔内气、液相流量 精馏段：=R , = 提馏段：= , = 热量衡算 再沸器热流量 再沸器加热蒸汽的质量流量 冷凝器热流量 冷凝器冷却剂的质量流量 第三节 塔板计算 相对挥发度的确定 逐板计算值（具体数据见文后数据表） 最后取相对挥发度为= 1.19 2. 回流比及流量确定 （1）由于=，所以先求解， 由平衡方程和q线方程求解出， q线方程：==0.65 = =0.65 , =0.6885 则==7.358，R=1.2=8.83 （2）摩尔流量 =R=347.681kmol/h ==387.056 kmol/h = =407.681 kmol/h ==387.056 kmol/h 3. 操