【正文】 ，所用設(shè)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(shè)備，精餾塔按傳質(zhì)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(shè)計(jì)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(shè)有進(jìn)料板。兩相在塔板上相互接觸時(shí)，液相被加熱，液相中易揮發(fā)組分向氣相中轉(zhuǎn)移；氣相被部分冷凝，氣相中難揮發(fā)組分向液相中轉(zhuǎn)移，從而使混合物中的組分得到高程度的分離。簡(jiǎn)單精餾中，只有一股進(jìn)料，進(jìn)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(shè)計(jì)為浮閥塔，浮閥塔板綜合了泡罩塔板和篩板塔板的優(yōu)點(diǎn)，塔板上的孔較大，每個(gè)孔還裝有可以上下浮動(dòng)的浮閥。2． 再沸器化工原理 課程設(shè)計(jì)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(zhì)得以進(jìn)行。本設(shè)計(jì)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(shí)部分汽化，由在殼程內(nèi)的載熱體供熱。立式熱虹吸特點(diǎn)：循環(huán)推動(dòng)力：釜液和換熱器傳熱管氣液混合物的密度差。 結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、傳熱系數(shù)高。殼程不能機(jī)械清洗，不適宜高粘度、或臟的傳熱介質(zhì)。塔釜提供氣液分離空間和緩沖區(qū)。3． 冷凝器 （設(shè)計(jì)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(zhì)得以進(jìn)行，最常用的冷凝器是管殼式換熱器?；ぴ?課程設(shè)計(jì)6第二章 方案流程簡(jiǎn)介1． 精餾裝置流程 精餾就是通過多級(jí)蒸餾，使混合氣液兩相經(jīng)多次混合接觸和分離，并進(jìn)行質(zhì)量和熱量的傳遞，使混合物中的組分達(dá)到高程度的分離，進(jìn)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(jìn)料管由精餾塔中的某一位置（進(jìn)料板處）流入塔內(nèi)，開始精餾操作；當(dāng)釜中的料液建立起適當(dāng)液位時(shí)，再沸器進(jìn)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(jìn)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飨拢谙陆颠^程中與來自塔底的上升蒸氣多次逆向接觸和分離。當(dāng)流至塔底時(shí)，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(chǔ)存和運(yùn)輸化工原理 課程設(shè)計(jì)7 精餾過程必須在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置一定數(shù)量不同容積的原料儲(chǔ)罐、泵和各種換熱器，以暫時(shí)儲(chǔ)存，運(yùn)輸和預(yù)熱（或冷卻）所用原料，從而保證裝置能連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。2） 必要的檢測(cè)手段 為了方便解決操作中的問題，需在流程中的適當(dāng)位置設(shè)置必要的儀表，以及時(shí)獲取壓力、溫度等各項(xiàng)參數(shù)。 另外，常在特定地方設(shè)置人孔和手孔，以便定期的檢測(cè)維修。3） 調(diào)節(jié)裝置由于實(shí)際生產(chǎn)中各狀態(tài)參數(shù)都不是定值，應(yīng)在適當(dāng)?shù)奈恢梅胖靡欢〝?shù)量的閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證達(dá)到生產(chǎn)要求，可設(shè)雙調(diào)節(jié)，即自動(dòng)和手動(dòng)兩種調(diào)節(jié)方式并存，且隨時(shí)進(jìn)行切換。3． 設(shè)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(zhì)量處理量： 140kmol/h產(chǎn)品質(zhì)量：（以乙烯摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)）進(jìn)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(shè)計(jì)8第三章 精餾塔工藝設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)條件1． 工藝條件：飽和液體進(jìn)料，進(jìn)料乙烯含量 xf＝65％（摩爾百分?jǐn)?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(diǎn)：大連 6．塔板設(shè)計(jì)位置：塔底化工原理 課程設(shè)計(jì)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(shè)塔頂溫度 Tto=17℃ 查 PTK 圖 得 KA、K B 因?yàn)?YA=????????BniY?結(jié)果小于 103。所以假設(shè)正確，得出塔頂溫度為17℃。用同樣的計(jì)算，可以求出其他塔板溫度。α1=KA/KB=②、塔底溫度設(shè) NT=41（含塔釜）則 NP=(NT1)/NT=67按每塊阻力降 100 液柱計(jì)算 p L=410kg/m3則 P 底=P 頂+NP*hf*p L*g=2500++67**470* =假設(shè)塔頂溫度 Tto=5℃ 查 PTK 圖 得 KA、K B 因?yàn)?XA=?????????Bni?結(jié)果小于 103。所以假設(shè)正確，得出塔頂溫度為 5℃。用同樣的計(jì)算，可以求出其他塔板溫度。α2=KA/KB=所以相對(duì)揮發(fā)度 α=（α1+α2）/2=回流比計(jì)算泡點(diǎn)進(jìn)料：q=1 q 線：x=xf = 65% 化工原理 課程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)11qmV=(R+1) qmD = kg/sqmL’= qmL +q qmf = kg/sqmV’= qmV (1q) qmf = kg/s逐板計(jì)算塔板數(shù)精餾段：y1=xD= nnn .)(????? 直至 xi xf 理論進(jìn)料位置：第 i 塊板進(jìn)入提餾段： nnn .)(????? ???? nWnFLnWLx 直至 xn xW 計(jì)算結(jié)束。理論板數(shù)：Nt=42（含釜）由 excel 計(jì)算的如表逐板計(jì)算序號(hào) x y1 2 3 4 5 6 15831 ???DxRy化工原理 課程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)13確定實(shí)際塔底壓力、板數(shù)：實(shí)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(shè)計(jì)14第四章 精餾塔工藝設(shè)計(jì)、5℃下，塔底混合物質(zhì)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(dòng)參數(shù)： =初選塔板間距 H T=,查《化工原理》（下冊(cè)）P237 泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖，得：C 20=所以，氣體負(fù)荷因子： = 液泛氣速： ＝ 取泛點(diǎn)率為 VmsVLF?sL?????????CVLfu??化工原理 課程設(shè)計(jì)15 操作氣速： u = 泛點(diǎn)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(shí)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(shí)際操作氣速： = 實(shí)際泛點(diǎn)率： u / uf = Np=69 有效高度：Z= H T Np=封頭: 進(jìn)料處兩板間距增大為 設(shè)置 5 個(gè)人孔，每個(gè)人孔 qAVs??D4?24ATAqVs?化工原理 課程設(shè)計(jì)16裙座取 5m,塔頂空間高度 ,釜液上方氣液分離高度取 .設(shè)釜液停留時(shí)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(yàn)算 （）＜100m3/（）wvlhq∴ 查化工原理下 235 頁(yè)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(shè)計(jì)17取塔板厚度 б=4mm 進(jìn)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(yè)圖 得： ∴ ?Dbd/?db =r= =有效傳質(zhì)面積： = m 2 選取 F1 型的浮閥，重型，閥孔直徑 d0=。初選 F0=10；計(jì)算閥孔氣速 =浮閥的個(gè)數(shù) =圓整取 67 個(gè)=? = ?a)/.97(t ?）（選錯(cuò)排方式，其孔心距取 160mm計(jì)算得)(2sdx??c )sin(212rxxr