正戊烷—正己烷连续精馏塔的设计.

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1、正戊烷正己烷连续精馏塔的设计设 计设计者姓名：魏 渊指导老师：尚小琴（教授）板式精馏塔广州大学化学化工学院化工原理课程设计精馏塔设计 设计项目：正戊烷正己烷连续精馏塔的设计姓名：魏渊班级：化工121班学号：1205200081指导教师：尚小琴（教授）设计日期：2015.01.052015.01.14目 录前 言5化工原理课程设计任务书61.1 概述71.2 基本原理71.3 确定设计方案原则81.4 设计步骤81.5 设计方案的内容91.6 操作压力91.7 加热方式91.8 进料状态101.9 回流比111.10 热能利用111.11 工艺流程示意图12第二章 精馏塔的工艺设计计算142.1

2、 设计任务和条件142.2 工艺计算142.2.1 精馏塔的物料衡算142.2.2 塔板数的确定15第三章 ASPEN PLUS精馏塔分离单元模拟253.1精馏塔的简捷设计模块DSTWU263.2精馏塔的简捷校核模块Distl283.3精馏塔的严格计算模块RadFrac29第四章 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算394.1 操作压力394.2 操作温度394.3 平均摩尔质量394.4 平均密度404.4.1精馏段平均密度404.4.2提馏段的平均密度414.5 液体平均表面张力的计算424.6 液体平均黏度计算43第五章 精馏塔的塔体工艺尺寸计算445.1 塔径的计算445.2 精馏塔有

3、效高度计算47第六章 塔板主要工艺尺寸计算486.1精馏段主要工艺尺寸计算486.1.1 溢流堰486.1.2 溢流装置计算496.1.3 塔板布置及浮阀数目与排列516.2提馏段主要工艺尺寸计算536.2.1 溢流装置计算536.2.2 塔板布置及浮阀数目与排列54第七章 塔板流体力学验算577.1 精馏段流体力学验算577.1.1 气相通过浮阀塔的压降577.1.2 淹塔校核587.1.3 雾沫夹带校核597.2 提馏段流体力学验算617.2.1气相通过浮阀塔的压降617.2.2 淹塔校核617.2.3 雾沫夹带校核62第八章 塔板负荷性能图638.1 精馏段塔板负荷性能图638.1.1雾

4、沫夹带线638.1.2 液泛线638.1.3 液相负荷上限线648.1.4 漏液线658.1.5 液相负荷下限线658.2 提馏段塔板负荷性能图668.2.1 雾沫夹带线668.2.2 液泛线678.2.3 液相负荷上限线688.2.4 漏液线688.2.5 液相负荷下限线69精馏段浮阀塔板工艺设计计算结果汇总表171提馏段浮阀塔板工艺设计计算结果汇总表272第九章 热量衡算739.1热量衡算739.1.1 塔顶冷凝器的热量衡算739.1.2 全塔热量衡算77第十章 精馏塔结构设计8110.1 总体结构8110.1.1基本结构8110.1.2塔体的主要尺寸8110.1.3 筒体与封头8310.

5、1.4塔体总有效高度8910.2 塔板结构9110.3 接管结构9210.3.1 进料管9210.3.2 塔顶蒸汽出料管9310.3.3 回流管9310.3.4 釜液排出管9410.3.5 全凝器冷凝水管9410.3.6 再沸器蒸汽管9410.3.7 法兰9510.4 辅助设备结构9510.4.1冷凝器9510.4.2再沸器98第十一章 校核部分10011.1塔的质量载荷的计算10011.1.1 筒体圆筒、封头、裙座质量10011.1.2 塔内构件质量10011.1.3 保温层质量10011.1.4 人孔、接管、法兰等附件质量10211.1.5 充液质量10211.1.6 偏心质量10211.

6、1.7 各种质量载荷汇总10211.2 自振周期的计算10311.3 风载荷与风弯矩的计算10311.3.1 风力10411.3.2 风弯矩10511.3.3 最大弯矩106附录1107附录2112附录3115参考文献117结束语118前 言化工生产常需进行二元液相混合物的分离以达到提纯或回收有利用价值组分的目的，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液化或多次部分冷凝达到轻重组分分离目的的方法。精馏操作在化工、石油化工或轻工等工业生产中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔形的操作特性，对选择、设计和分析分离中的各种参数是非常重要的。塔设备是化工、炼油生产中最

7、重要的设备类型之一。本设计是针对工业生产中的正戊烷正己烷这一二元物质中进行正戊烷的提纯精馏方案，根据给出的原料性质及组成、产品性质及组成，对精馏塔进行设计和物料衡算。通过设计核算及试差等计算初步确定精馏塔的进料、塔顶、塔底操作条件及物料组成。同时对精馏的基本结构包括塔的主要尺寸进行了计算和选型，对塔顶冷凝器、塔底再沸器也进行了相关的计算选型。相关管道尺寸及储罐等进行了计算和选型。在计算设计过程中参考了有关化工原理、化学工程手册、冷换设备工艺计算手册、化工工艺设计手册、化工设备用钢、化工设计、化工设备、化工设备机械基础、化工流程模拟实训Aspen Plus教程等方面的资料。为精馏塔的设计计算提供

8、了技术支持和保证。通过对精馏塔进行设计和物料衡算等方面的计算，进一步加深了对化工原理、石油加工单元过程原理等的理解深度，开阔了视野，提高了计算、绘图、计算机的使用等方面的知识和能力。化工原理课程设计任务书班级 化工121班 姓名 魏渊 学号 1205200081 设计题目：正戊烷正己烷连续精馏塔的设计一、设计任务：试设计一连续浮阀精馏塔以分离正戊烷正己烷混合物。具体工艺参数如下：1、原料处理量：年处理 76550 吨正戊烷正己烷混合物。2、原料液中含正戊烷 41.5 %（质量），其余为正己烷。3、产品要求：馏出液中的正戊烷含量为 95 %（质量）。 釜液中的正戊烷含量不高于 2 %（质量）。

9、设备的年运行时间平均为300天。二、设计条件：1、加热方式：自选。2、操作压力：常压。3、进料状况： 冷液进料 。4、冷却水进口温度： 30 ，出口温度自定。5、塔板形式：浮阀塔板。三、应完成的工作量：1、确定全套精馏装置的流程，绘制工艺流程示意图，标明所需的设备、管线及有关控制或观测所需的主要仪表与装置。2、精馏塔的工艺设计，塔的结构尺寸设计。3、辅助装置的设计和选型；估算冷却水用量和冷凝器的换热面积、水蒸气用量。4、编写设计说明书一份。5、绘制精馏塔的装配图一张（一号图纸）。指导老师： 尚小琴（教授） 2015年 1 月 6 日第一章 设计方案的确定1.1 概述精馏是分离液体混合物（含可液

10、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的应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），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的挥发度的不同。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。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计任务为分离正戊烷一正己烷混合物，由于对物料没有特殊的要求，可以在常压下操作。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用过冷液体进料，将原料液直接送人精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液

11、在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。塔底设置再沸器采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。其中由于蒸馏过程的原理是多次进行部分汽化和冷凝，热效率比较低，但塔顶冷凝器放出的热量很多，但其能量品位较低，不能直接用于塔釜的热源。1.2 基本原理在化工、轻工、石油等生产过程中，混合物的分离是生产过程中的重要过程。原料和中间产品有许多是由几个组分液相组成的均相混合物，为了对某些组分进行提纯或回收其中的有用组分以达到生产的目的，通常需要对混合物进行分离，蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作，它通过加热造成气、液两相物系，利用物系的各组分挥发度不同的特性以实现分离的目的。当混合物