【正文】 ，所用設備主要包括精餾塔及再沸器和冷凝器。1． 精餾塔精餾塔是該工藝過程的核心設備，精餾塔按傳質元件區(qū)別可分為兩大類，即板式精餾塔和填料精餾塔。本設計為板式精餾塔。精餾塔是一圓形筒體，塔內(nèi)裝有多層塔板，塔中部適宜位置設有進料板。兩相在塔板上相互接觸時，液相被加熱，液相中易揮發(fā)組分向氣相中轉移；氣相被部分冷凝，氣相中難揮發(fā)組分向液相中轉移，從而使混合物中的組分得到高程度的分離。簡單精餾中，只有一股進料，進料位置將塔分為精餾段和提餾段，而在塔頂和塔底分別引出一股產(chǎn)品。精餾塔內(nèi)，氣、液兩相的溫度和壓力自上而下逐漸增加，塔頂最低，塔底最高。本設計為浮閥塔，浮閥塔板綜合了泡罩塔板和篩板塔板的優(yōu)點，塔板上的孔較大，每個孔還裝有可以上下浮動的浮閥。2． 再沸器化工原理 課程設計5作用：用以將塔底液體部分汽化后送回精餾塔，使塔內(nèi)氣液兩相間的接觸傳質得以進行。本設計采用立式熱虹吸式再沸器，它是一垂直放置的管殼式換熱器。液體在自下而上通過換熱器管程時部分汽化，由在殼程內(nèi)的載熱體供熱。立式熱虹吸特點：循環(huán)推動力：釜液和換熱器傳熱管氣液混合物的密度差。 結構緊湊、占地面積小、傳熱系數(shù)高。殼程不能機械清洗，不適宜高粘度、或臟的傳熱介質。塔釜提供氣液分離空間和緩沖區(qū)。3． 冷凝器 （設計從略）用以將塔頂蒸氣冷凝成液體，部分冷凝液作塔頂產(chǎn)品，其余作回流液返回塔頂，使塔內(nèi)氣液兩相間的接觸傳質得以進行，最常用的冷凝器是管殼式換熱器。化工原理 課程設計6第二章 方案流程簡介1． 精餾裝置流程 精餾就是通過多級蒸餾，使混合氣液兩相經(jīng)多次混合接觸和分離，并進行質量和熱量的傳遞，使混合物中的組分達到高程度的分離，進而得到高純度的產(chǎn)品。 流程如下： 原料（乙烯和乙烷的混合液體）經(jīng)進料管由精餾塔中的某一位置（進料板處）流入塔內(nèi)，開始精餾操作；當釜中的料液建立起適當液位時，再沸器進行加熱，使之部分汽化返回塔內(nèi)。氣相沿塔上升直至塔頂，由塔頂冷凝器將其進行全部或部分冷凝。將塔頂蒸氣凝液部分作為塔頂產(chǎn)品取出，稱為餾出物。另一部分凝液作為回流返回塔頂?；亓饕簭乃斞厮飨?，在下降過程中與來自塔底的上升蒸氣多次逆向接觸和分離。當流至塔底時，被再沸器加熱部分汽化，其氣相返回塔內(nèi)作為氣相回流，而其液相則作為塔底產(chǎn)品采出。2． 工藝流程1） 物料的儲存和運輸化工原理 課程設計7 精餾過程必須在適當?shù)奈恢迷O置一定數(shù)量不同容積的原料儲罐、泵和各種換熱器，以暫時儲存，運輸和預熱（或冷卻）所用原料，從而保證裝置能連續(xù)穩(wěn)定的運行。2） 必要的檢測手段 為了方便解決操作中的問題，需在流程中的適當位置設置必要的儀表，以及時獲取壓力、溫度等各項參數(shù)。 另外，常在特定地方設置人孔和手孔，以便定期的檢測維修。3） 調節(jié)裝置由于實際生產(chǎn)中各狀態(tài)參數(shù)都不是定值，應在適當?shù)奈恢梅胖靡欢〝?shù)量的閥門進行調節(jié)，以保證達到生產(chǎn)要求，可設雙調節(jié)，即自動和手動兩種調節(jié)方式并存，且隨時進行切換。3． 設備選用 精餾塔選用浮閥塔，配以立式熱虹吸式再沸器。4． 處理能力及產(chǎn)品質量處理量： 140kmol/h產(chǎn)品質量：（以乙烯摩爾百分數(shù)計）進料：x f＝65％塔頂產(chǎn)品：x D＝99％塔底產(chǎn)品: x w≤1％化工原理 課程設計8第三章 精餾塔工藝設計 一、設計條件1． 工藝條件：飽和液體進料，進料乙烯含量 xf＝65％（摩爾百分數(shù)）塔頂乙烯含量 x D＝99％，釜液乙烯含量 x w≤1％，總板效率為 。 2．操作條件：1）塔頂操作壓力：P=（表壓）2）加熱劑及加熱方法：加熱劑——熱水 加熱方法——間壁換熱3）冷卻劑：制冷劑4）回流比系數(shù)：R/Rmin= 3．塔板形式：浮閥 4．處理量：q nfh=140kmol/h 5．安裝地點：大連 6．塔板設計位置：塔底化工原理 課程設計9二、物料衡算及熱量衡算物料衡算塔頂與塔底溫度的確定①、塔頂壓力 Pt=2500+=；假設塔頂溫度 Tto=17℃ 查 PTK 圖 得 KA、K B 因為 YA=????????BniY?結果小于 103。所以假設正確，得出塔頂溫度為17℃。用同樣的計算，可以求出其他塔板溫度。α1=KA/KB=②、塔底溫度設 NT=41（含塔釜）則 NP=(NT1)/NT=67按每塊阻力降 100 液柱計算 p L=410kg/m3則 P 底=P 頂+NP*hf*p L*g=2500++67**470* =假設塔頂溫度 Tto=5℃ 查 PTK 圖 得 KA、K B 因為 XA=?????????Bni?結果小于 103。所以假設正確，得出塔頂溫度為 5℃。用同樣的計算，可以求出其他塔板溫度。α2=KA/KB=所以相對揮發(fā)度 α=（α1+α2）/2=回流比計算泡點進料：q=1 q 線：x=xf = 65% 化工原理 課程設計10 ???eDxyR代入數(shù)據(jù)，解得 xe=。ye=。R==。全塔物料衡算 qnDh+qnWh=qnFh qnDhxd+qnWhxw=qnFhxf解得 q nDh =。 qnWh=4kmol/h塔內(nèi)氣、液相流量：精餾段：q nLh=RqnDh。 qnVh =(R+1)qnDh提留段：q nLh’= qnLh+qqnFh。 qnVh’= qnVh(1q)qnFhM=xfMA+(1xf)MB=28＋30=MD=xdMA+(1xd)MB=28＋30=MW=xwMA+(1xw)MB=28＋30=qmf= qnfhM=4018kg/sqmD= qnDhMD= kg/sqnW=qnWhMW= kg/sqmL=RqmD = kg/sx1.)(1???化工原理 課程設計11qmV=(R+1) qmD = kg/sqmL’= qmL +q qmf = kg/sqmV’= qmV (1q) qmf = kg/s逐板計算塔板數(shù)精餾段：y1=xD= nnn .)(????? 直至 xi xf 理論進料位置：第 i 塊板進入提餾段： nnn .)(????? ???? nWnFLnWLx 直至 xn xW 計算結束。理論板數(shù)：Nt=42（含釜）由 excel 計算的如表逐板計算序號 x y1 2 3 4 5 6 15831 ???DxRy化工原理 課程設計127 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 化工原理 課程設計13確定實際塔底壓力、板數(shù)：實際板數(shù) Np=[(Nt1)/]+1=69；塔底壓力 Pb=Pt+69（Np）=。 （ 為塔頂丙烯密度）化工原理 課程設計14第四章 精餾塔工藝設計、5℃下，塔底混合物質的物性數(shù)據(jù)：氣相密度：ρ V =35kg/ m3液相密度：ρ L =420kg/ m3液相表面張力：σ=氣相流量：q mVs=液相流量：q mLs=兩相流動參數(shù)： =初選塔板間距 H T=,查《化工原理》（下冊）P237 泛點關聯(lián)圖，得：C 20=所以，氣體負荷因子： = 液泛氣速： ＝ 取泛點率為 VmsVLF?sL?????????CVLfu??化工原理 課程設計15 操作氣速： u = 泛點率 = m/sfu 氣體流道截面積： = 2 選取單流型弓形降液管塔板，取 / =。dAT 則 A / =1 / = 截面積: AT=A/= m 2 塔徑： = 圓整后，取 D= 實際面積： = m 2 降液管截面積：Ad=AT= m 2氣體流道截面積：A=ATAd= 2實際操作氣速： = 實際泛點率： u / uf = Np=69 有效高度：Z= H T Np=封頭: 進料處兩板間距增大為 設置 5 個人孔，每個人孔 qAVs??D4?24ATAqVs?化工原理 課程設計16裙座取 5m,塔頂空間高度 ,釜液上方氣液分離高度取 .設釜液停留時間為 30min釜液高度：ΔZ = 取其為 所以，總塔高 h=++5++++5=1． 降液管（弓形）∵ 取 ，則有 ?TA/d ?DW?WL驗算 （）＜100m3/（）wvlhq∴ 查化工原理下 235 頁圖 得： ∴ ?Dbd/?db2． 溢流堰 取 E 近似為 則堰上液頭高： ＞5mm?woh取堰高 hw=,底隙 hb=液體流經(jīng)底隙的流速： ub ub?24603DLmWsq????3/???????????bwVLshlq化工原理 課程設計17取塔板厚度 б=4mm 進出口安全寬度 bs=bs’=70mm 邊緣區(qū)寬度 bc=50mm 查化工原理下 235 頁圖 得： ∴ ?Dbd/?db =r= =有效傳質面積： = m 2 選取 F1 型的浮閥，重型，閥孔直徑 d0=。初選 F0=10；計算閥孔氣速 =浮閥的個數(shù) =圓整取 67 個=? = ?a)/.97(t ?）（選錯排方式，其孔心距取 160mm計算得)(2sdx??c )sin(212rxxr