【導(dǎo)讀】本人所設(shè)計所依據(jù)的是以丙烯精制生產(chǎn)裝置為設(shè)計原型。我所設(shè)計的題目是年。分離出C02，再由丙烯精餾塔塔底分出離出C03和C04及少量的水，塔頂?shù)玫奖浼兌葹?99以上，操作壓力位，塔板效率為ET=70%。裝置，為下流生產(chǎn)聚丙烯和異丙醇提供原料。塔底的丙烷作為商品或燒火油出裝置。后作為商品出售或者做燒火油。備的計算及附屬設(shè)備的選型，并根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)分別繪制了自控流程圖。面主要按照現(xiàn)場實際，并兼顧工藝控制要求與經(jīng)濟合理性。《化工原理課程設(shè)計》，賈紹義/主編，天津大學(xué)出版社，2020年8月。年8月版，天津科學(xué)技術(shù)出版社出版。

　　

【正文】 xciFiciDi??????????1111???? ?CI i Fiiaxa1 ?? ?頂02c?? ?頂02c? 024 iCKK??? 0 0 0 0 ＝??????????????ci i Dii x ???1lg????????? ?????????????????lhWLhDhLgXXXXNm ? 32 而 ∴ Nmin = （不含塔釜再沸器與分凝器） 理論塔板數(shù)和實際回流比的確定 （一）理論塔板數(shù)的確定 根據(jù)吉利蘭關(guān)聯(lián)圖求理論板數(shù) N ∵ 由《基本有機化工過程及設(shè)備》圖 610 查得 ???N NN ∴ N＝ （塊）＝ 96（塊） （不含塔釜再沸器與分凝器） （二）回流比： R=2Rm＝ 2 ≈ 24 實際塔板數(shù)的確定 實際板數(shù)： E0= lg∑ xFμ L 而全塔的平均溫度 t= ℃ ＝＝釜頂 ?? tt? ? ? ? 1 0 5 5 ＝＝釜頂 ?? LhLhlh aaa? ? 0 5 5 0 1 5 9 6 1 9 9 6 ???????? ???????????? 12241mi n ??????R RR 33 查《石油化工工藝計算圖表》得： E0= = 但依經(jīng)驗取 E0= ∴ 進料位置的確定 確定精餾段，提餾段的實際板數(shù) n,m N+m=Np+1=90+1=91 ????? (1)（含塔釜再沸器） 由于泡點進料，則可由柯克 布賴德經(jīng)驗式確定進料位置 ∴ ??（ 2） ∴ （含塔釜再沸器） 由 n＝ 82 可知，進料板為由上數(shù)第 83 塊板 丙烯精制塔塔板數(shù)計算結(jié)果匯總 46 丙烯精制塔塔板數(shù)計算結(jié)果匯總 項目 數(shù)值說明 備注 最小回流比 最少理論塔板數(shù) 理論塔板數(shù) 76（塊） 96（塊） 002 ?c? ?c? ?＝c? ?ic? ??ic?? ??????????? 0 . 0 5 6 7 80 . 1 1 7 20 . 0 0 1 50 . 1 0 3 90 . 0 0 4 30 . 0 7 0 3 0 80 . 2 50 . 0 5 1 8 0 40 . 7 4 400 . 0 0 0 1 3＝LFX ?)(14 塊???? NN p?mn????? ??? 193mnNnm p＝??? ??? ) （塊 ?。▔K）mn 22 ＝???????? ????????????????? ?????????????????? DhwiFih XXXXDWmn 34 實際回流比 實際塔板數(shù) 進料位置 24 148（塊） 上數(shù)第 83 塊板 5 熱量衡算 脫乙烷塔熱量衡算 冷凝器的熱量衡算 對脫乙烷塔冷凝器作熱量衡算 （ 1）分凝器的熱負荷 Q 冷 ，衡算范圍見上圖 Q2＝ Q3 + Q4 + Q 冷 則： Q 冷 ＝ Q2 Q3 Q4 而 Q3的計算方法同 Q1的計算方法一樣，見下表 34 T=38℃ P= 51求 Q3值列表 組分 02C ?3C hkgWi /, 35 kgKcalI i /,L 175 95 kgKcalIW ii /,L? 52955 6327 hK calIWQ ni Lii /,13 ?? ?? 59282 因此， Q 冷 ＝ = kal/h 取 ? ＝ （ ? 為安全系數(shù)） 較正后 : Q 冷 ＝ ＝ kcal/h （ 2）分凝器冷卻水（新水）的需要量 hTttC QWc )1538(1 7 4 4 9 6 4 3 4)( 21pc ?????? 冷 再沸器的熱量衡算 對脫乙烷塔再沸器的熱量衡算 （ 1）再沸器的熱負荷 QB QB＝ Q6 ξ＝ ＝ kcal/h （ 2）加熱介質(zhì)消耗量 Wh 因加熱介質(zhì)在加熱過程中只發(fā)生相變，即：由 174℃的蒸汽→ 174℃的水。 進出再沸器介質(zhì)的焓分別為 IB1IB2 進出再沸器的壓力為 9? 104 KPa 蒸汽由《化工工藝設(shè)計手冊》上冊 P174查得： Δ H＝ Kcal/kg Wh＝ QB/Δ H=對脫乙烷塔再沸器的熱量衡算 36 （ 1）再沸器的熱負荷 QB QB＝ Q6 ξ＝ ＝ kcal/h （ 2）加熱介質(zhì)消耗量 Wh 因加熱介質(zhì)在加熱過程中只發(fā)生相變，即：由 174℃的蒸汽→ 174℃的水。 進出再沸器介質(zhì)的焓分別為 IB1IB2 進出再沸器的壓力為 9? 104 KPa 蒸汽由《化工工藝設(shè)計手冊》上冊 P174查得： Δ H＝ kcal/kg Wh＝ QB/Δ H= 全塔熱量衡算 塔頂上升蒸汽的組成 1?ny 見圖 因為分凝器可看作一塊理論板 由精餾段操作線方程 1?ny ＝ 知： 1?ny ＝ + 其中 R= 采用清晰分割法作的物料衡算，所以塔頂上升蒸汽只有 02C 和 ?3C 兩組分 則： 而： 即 Dn XRXRR 111 ??? nXRR1? 11 nyR?? ? ? ? 11 0202021 ????? RxxR Ry DC? ? 0202 ,DCnn C iiXyX kk??? ? 1111 020202021 ????????? ???????? RXKRRXKXR Ry DCiDCiDCCn? ? 73 ) (021 ??????? Cny 37 同理： 塔頂上升蒸汽的露點溫度 t上 用試差方法求 t上 假設(shè)塔頂上升蒸汽的露點溫度 t上 =50℃ ,P頂 ＝ ，由 t上 和 P頂 查《化工原理》中 P44 烴類 PTK圖” ∵ yi=kixi 則 同理： 故： 說明塔頂上升蒸汽的露點溫度為 44℃。 對脫乙烷塔全塔作熱量衡算 衡算范圍如圖 32所示 由圖可知： Q 進 ＝ Q 出 即： Q1+ Q3 + Q5 = Q2 + Q4 而： 其中： Wi—— 質(zhì)量流量 kg/h ILi—— 某組分 i 單位質(zhì)量的液相焓 Kcal/kg Q1—— 進脫乙 烷塔的熱量 Kcal/ h 進料溫度 60＝乙t? ℃， P 進 ＝ 29atm,查《化工工藝設(shè)計手冊》得知如下數(shù)據(jù)： ? ? 4 5 2 6 ) (31 ???????? Cny ?CK ? ? ?? Y ??CK ? ? ??? Y? ? 3 31 020202 1 ??? ?cc kyx ????? ?cc xx?? ?? 511 i Lii IWQkgKcalILC /19002 ?kgKcalI CL /1173 ?＝kgKcalI CL / ?kgKcalI CLi /10404 ?kgKcalI CLi /1074 ?＝? ? 3321 ?????? ?cc kyx 38 則 Q1＝ ＝ ? 190+? 117+? +? 104+? 107 Q1＝ kg/h 同理，根據(jù)進出塔的物料的溫度和壓力分別求出 Q2 Q3 Q4 Q5 見表 52 Q2求法列表 組分 02C ?3C ? ? hkgyMVW inii /,1???? kgKcalI iV /, 182 170 kgKcalIW iVi /,? hK calIWQ i LCi i /,2 12 ?? ?? 注： 上表中 V—— 脫乙烷塔精餾段上升蒸汽摩爾質(zhì)量 Kmol/h V=(R+1)D=(+1) =Mi—— i 組分的摩爾質(zhì)量 kg/Kmol Ivi—— i 組分的單位質(zhì)量的氣相焓 Kcal/kg y(n+1)—— 脫乙烷塔精餾段上升蒸汽 i組分的摩爾分率 53 Q3值求法列表 組分 02C ?3C hkgXMLW iii /,回??? kgKcalI iLD /, 175 95 kgKcalIW iLDi /,? ???? ??????? 4404040303330202 LCiCLCiCLCCLCCLCC IWIWIWIWIW 39 ?? ?? 213 i iLi IWQ 回 注： 上表中 L—— 脫乙烷塔精餾段回流液的干摩爾流量 Kmol/h L＝ VD== Kmol/h IL 回 i—— i 組分單位質(zhì)量回流液的焓 Kcal/kg X 回 i—— 回流液中組分 i 的摩爾分率 54 Q4值求法列表 組分 02C ?3C 03C 04iC ?4iC hkgWi /, kgKcalI iV /, 198 127 112 114 kgKcalIW iVi /,? ?? ?? 514 i LCi iIWQ 進入衡算范圍的熱量 Q 進 ＝ Q1+Q3+Q5 帶出衡算范圍的熱量 Q 出 ＝ Q2+Q4 Q 進 ＝ Q 出 即： Q1+Q3+Q5＝ Q2+Q4 則： Q5＝ Q2+Q4 Q1Q3 Q5＝ += Kcal/h iDiinii kxkyX ??回4 9 3 7 020202 ???cDcc kxX 回333 ??? ???cDcc kxX 回 40 脫乙烷塔熱量衡算結(jié)果匯總 55 脫乙烷塔熱量衡算結(jié)果匯總 項目 數(shù)值說明 備注 Q1 Kcal/h Q2 Kcal/h Q3 Kcal/h Q4 Kcal/h 丙烯精制塔熱量衡算 全凝器的熱量衡算 全凝器的熱量衡算 （ 1）全器的熱負荷 Q 冷 由 34 圖Ⅱ所示的衡算范圍得： Q1＝ Q3+ Q 冷 +Q2 則： Q 冷 ＝ Q1Q2Q3＝ ＝ kcal/h 考慮到安全系數(shù) ξ ＝ 41 則： Q 冷 ＝ ＝ kcal/h （ 2）全凝器冷卻水（循環(huán)水）的用量 Wc 因為循環(huán)水的溫度由 28℃ ?? ?? 上升 56℃ 則 再沸器的熱量衡算 對丙烯精制塔再沸器的熱量衡算 （ 1）再沸器的熱負荷 QB QB＝ Q5ξ＝ ＝ （ 2）加熱介質(zhì)消耗量 因為加熱介質(zhì)在再沸器中只發(fā)生相變 則： IB1IB2＝Δ H（ IB IB2分別為進出再沸器加熱介質(zhì)的焓） hTttC QWc )2856(1 1 5 0 2 5 8)( 21pc ?????? 冷 由于進再沸器的蒸汽壓 9kg/cm2，由《化工工藝設(shè)計手冊》上冊 P174查得，在相變溫度為 174℃時的相變熱 ΔН＝ ， 則： Wh＝ QB/Δ H= 全塔熱量衡算 42 衡 算范圍 求出 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 據(jù)進料溫度 ＝丙t?? ℃ P 進 ＝ 查《化工工藝設(shè)計手冊》得 ILi(組分：單位質(zhì)量的液相焓 )如下： 而 ＝ ? 190+? 105+? +? 97+? 100 ＝ （ Kcal/h） 同理，求出 Q1 Q2 Q3 Q4分別見下表 35；表 36；表 37和表 38 56 求 Q1值列表 組分 02C ?3C 03C ? ? hkgyMVW inii /,1???? kgKcalI iV /, 185 170 kgKcalIW iVi /