轻烃分离精馏塔设计书

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1、 化工原理课程设计说明书题 目：400吨/天四组份轻烃分离精馏塔设计 学生姓名：王合文学 号：11031117专业班级：化学工程与工艺卓越11-1班指导教师：李军2014年9月3日中国石油大学（华东）化工原理课程设计化工原理课程设计任务书一 、题 目设计一连续操作精馏装置，用以分离 轻烃 混合物。二、原 始 数 据1、原 料处理量 400 吨/天组成（质量分率） iC4：0.10，nC4：0.40 ，iC5：0.40 ，nC5：0.10。进料状态（气化分率） 0.4 2、 产品要求塔顶产品 nC4收率99.5% 塔底产品 iC5收率99.5% 摘要：首先需进行全塔的初步物料衡算。由设计任务书知

2、，精馏任务的轻关键组分为B，重关键组分为C。注意到两关键组分相邻，同时分离程度的要求也较高，因此可采用清晰分割的方法进行初步物料衡算。在清晰分割的条件下，塔顶产品由A、B、C组成，塔底产品由B、C、D组成。 塔顶塔底操作压力由所选的冷凝剂确定，因水和空气最廉价易得，因此，精馏操做中，常用水和空气为冷凝剂。此次设计以水为冷凝剂所以冷凝罐的温度一般取值40-50。关键词：轻烃分离、工艺计算、设备计算Abstract: preliminary material balance first need full tower calculation. By the design task book kno

3、wledge, light key rectification task is divided into B, heavy key component is C. Pay attention to two key components of adjacent, at the same time separation degree requirement is very high, so the method can be used to clear division of material balance. In the clear division of the conditions,the

4、 product by A, B, C, B, C from the tower bottom product, D.The top of the tower bottom operating pressure is determined by the condensing agent selected, due to the water and air is the most inexpensive, therefore,commonly used in distillation operation, water and air as condensing agent. The design

5、 of the water as condensing agent so condensate tank temperature of 40-50 value.Keywords: light hydrocarbon separation, process calculation, calculation目录目录第一章 前言1一 . 化工原理课程设计的目的与要求：1二 . 课程设计的任务：1三. 课程设计过程中应注意的问题：1第二章 流程简图2第三章 物料衡算33.1操作条件的确定33.1.1清晰分割物料衡算33.1.2 塔顶、塔底操作条件及进料条件53.2 最小理论板数和最小回流比83.2.1

6、 最小回流比83.2.2 最小理论板数93.3 实际回流比，理论板数93.4 进料位置113.5 全塔效率及实际板数113.5.1 全塔效率113.5.2 实际板数123.5.3实际进料位置12第四章 能量衡算134.1 全塔热量衡算134.1.1塔顶冷凝器热负荷134.1.2塔顶产品带出热量134.1.3 进料带入的热量134.1.4 散失与周围的热量144.1.5 塔底带出热量144.1.6 塔底再沸器热负荷144.1.7 冷却水和加热蒸汽的用量144.2全塔热量衡算表15第五章 aspen模拟检验165.1简捷法模拟165.1.1模拟的初始条件165.1.2模拟结果165.2严格法模拟1

7、75.2.1模拟的初始条件175.2.2模拟的结果18第六章 精馏塔的选型与设计226.1 塔径设计226.1.1 精馏段塔径的初估226.2 塔板设计296.2.1 流型选择296.2.2 溢流堰296.2.3 受液盘306.2.4 降液管306.2.5 进口堰306.3 塔板布置306.3.1 浮阀的阀型306.3.2 浮阀排列306.3.3 开孔率316.3.4 塔板布置316.3.5 标准化塔板布置326.4 塔板水力学校核326.4.1 精馏段水力学校核及塔板负荷性能图326.4.2 提馏段水力学校核及塔板负荷性能图376.5 板式精馏塔结构设计406.5.1筒体设计406.5.2

8、封头设计416.5.3 人孔和手孔设计416.5.4 裙座的设计416.5.5 塔体设计参数汇总426.6接管设计426.6.1 塔顶蒸汽出口管径426.6.2 回流管管径426.6.3 进料管管径436.6.4 塔底出料管管径446.6.5 塔底至再沸器联接管管径446.6.6 再沸器返塔联接管管径44第七章 辅助设备设计467.1 塔顶冷凝器的选用467.1.1 严格法得到冷凝器热负荷467.1.2 计算平均温差467.1.3 换热器总传热系数的选取467.1.4 换热器换热面积的估算467.1.5 初选换热器477.2 核算换热器总传热系数477.2.1 管程对流传热系数477.2.2

9、壳程对流传热系数487.2.3 污垢热阻497.2.4 总传热系数497.2.5 校核所需传热面积507.3 压力降校核507.3.1 管程压力降507.3.1.1 直管阻力507.3.1.2 局部阻力517.3.1.3 流体通过进出口接管时的阻力517.3.1.4 管程压力降517.3.2 壳程压力降517.3.2.1 流体通过折流挡板间压力降527.3.2.2 流体通过折流挡板压力降537.3.2.3 壳程压力降537.4 塔底再沸器的选用547.5 泵的选型557.5.1 塔顶泵的选型55第八章 设计结果汇总56参考文献62前言第1章 前言众所周知，石油与我们生产生活密不可分，而人们对石

10、油的研究也一直没有终止。石油产品种类繁多，成分复杂，用途极广。石油的加工过程也是复杂多样的。在石油化工生产过程中，常常需要将含有极其复杂组分的原料进行分离以便得到初步合格的产品和进一步加工的原料，通常的分离操作包括蒸馏、吸收、萃取、蒸发和膜分离等，而在石油化学工业中最常见的时蒸馏。蒸馏过程是分离液体混合物的典型单元操作。其原理是利用被分离组分的挥发度不同，实现轻重组分的分离的。轻烃混合气体的分离在石油化工过程中起到的作用是非常明显的，如裂解气的分离得到不同的轻烃产物，炼厂气的分离得到液化气，裂化气体的分离得到丙烯，丁烯。而分离的主要设备精馏塔更是广泛应用于石化行业，塔设备可以分为板式塔和填料塔

11、，其中板式塔的应用较广，属于逐级接触式的传质设备，内装若干层板，液体依靠重力自上而下流过每层气体；气体则依靠压强差的催动，自下而上穿过各层塔板上的液层而流向塔顶，气液相在塔内进行逐级接触。现在对一400吨/天的轻烃分离精馏塔进行设计，设计书已知，C4,C5的分离在工业上也有重要的意义，在催化重整中气体分离有很大的作用。可以得到合格的nC4产品和iC5产品。我们先进行物料衡算和热量衡算，然后进行aspen模拟，并比较两者的差别。再利用严格模拟结果进行塔板设计和塔体的设计，选用塔的辅助设备。通过这一系列的过程提高自己的能力。62第2章 流程简图图2-1.精馏塔流程简图物料衡算第三章 物料衡算3.1