【正文】 g)1()1(lgWWDDXXXX??=。 則 α 底 =kA/kB=? =； 當(dāng) Xe= 時(shí)， Ye=。 塔頂溫度 t=53 176。C 塔頂壓力 Pt= 查 PKT圖得： kA= ； kB= 則 α 頂 =kA/kB=； 假設(shè)精餾塔的塔板數(shù)是 143 塊，每塊板的壓降為100mmH2O。 39。 ( 1) 。 二 塔內(nèi)氣、液相流量： 塔內(nèi) 氣、液相流量： 1）精餾段： L RD??； ( 1)V R D? ? ? 2）提餾段：39。 3．塔板形式：浮閥 4．處理量： qnfh=70kmol/h 5．安裝地點(diǎn)：大連 6．塔板設(shè)計(jì)位置：塔頂 第二節(jié) 物料衡算及熱量衡算 一 物料衡算 全塔物料衡算： nFq = nDq + nWq nFq Fx = nDq Dx + nWq Wx nFq =60 kmol/h ， Fx = , Dx = , Wx = 解得： nDq = kmol/h ， nWq = kmol/h 進(jìn)料狀態(tài)混合物平均摩爾質(zhì)量VM =*42+*44=。 4． 處理能力及產(chǎn)品質(zhì)量 處理量 ： 70kmol/h 產(chǎn)品質(zhì)量：（以丙稀摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)） 進(jìn)料： xf＝ 65％ 塔頂產(chǎn)品： xD＝ 98％ 塔底產(chǎn)品 : xw≤ 2％ 第三章 精餾過(guò)程系統(tǒng)設(shè)計(jì) —— 丙烯、丙烷精餾裝置設(shè)計(jì) 第一節(jié) 設(shè)計(jì)條件 ：飽和液體進(jìn)料，進(jìn)料丙烯含量 xf＝ 65％ （摩爾分?jǐn)?shù)） 塔頂丙烯含量 xD＝ 98％， 釜液丙烯含量 xw≤ 2％， 總板效率為。 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。 2） 必要的檢測(cè)手段 為了方便解決操作中的問(wèn)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)。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。另一部分凝液作為回流返回塔頂。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。 第二章 方案流程簡(jiǎn)介 1． 精餾裝置流程 精餾就是通過(guò)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。 ▲ 塔釜提供氣液分離空間和緩沖區(qū)。 ▲ 結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、傳熱系 數(shù)高。液體在自下而上通過(guò)換熱器管程時(shí)部分汽化，由在殼程內(nèi)的載熱體供熱。 2． 再沸器 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。缺點(diǎn)是使用久后，由于頻繁活動(dòng)而易脫落或被卡住，操作失常。 本設(shè)計(jì)為浮閥塔，浮閥的突出優(yōu)點(diǎn)是效率較高取消了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的上升管和泡罩。 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。 1． 精餾塔 精餾 塔是一圓形筒體，塔內(nèi)裝有多層塔板或填料，塔中部適宜位置設(shè)有進(jìn)料板。 由于只有兩周的時(shí)間做， 第二周內(nèi)， 我?guī)缀趺刻於荚诎疽箤?，只有封面、目錄和前言部分為打印、其余部分均為手寫，部分?jǐn)?shù)據(jù)上可能會(huì)有一些錯(cuò)誤，如保留位數(shù)的不同，計(jì)算的錯(cuò)誤等。 過(guò)程工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 丙烯 丙烷精餾裝置設(shè)計(jì) 學(xué) 院（系）： 化工與環(huán)境生命學(xué)部 專 業(yè)： 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師： 吳雪梅、李祥村 評(píng) 閱 教 師： 吳雪梅、李祥村 完 成 日 期： 2020 年 7 月 4 日 大連理工大學(xué) Dalian University of Technology 前言 本設(shè)計(jì)說(shuō)明書包括概述、流程簡(jiǎn)介、精餾塔、再沸器、輔助設(shè)備、管路設(shè)計(jì)和控制方案共七章。 說(shuō)明中對(duì)精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算做了詳細(xì)的闡述，對(duì)于再沸器 、輔助設(shè)備和管路的設(shè)計(jì)也做了正確的說(shuō)明。前后的數(shù)據(jù)由于工程量浩大也許有不一致的地方，屬于學(xué)生我自己的能力不夠，請(qǐng)老師諒解！ 感謝老師的指導(dǎo)和參閱！ 目錄 第一章 概述……………………………………………………… 1 第二章 方案流程簡(jiǎn)介…………………………………………… 3 第三章 精餾過(guò)程系統(tǒng)分析……………………………………… 5 第四章 再 沸器的設(shè)計(jì)………………………………………… 14 第五章 輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)……………………………………… 21 第六章 管路設(shè)計(jì)……………………………………………… 25 第七章 控制方案……………………………………………… 27 設(shè)計(jì)心得及總結(jié) ………………………………………………… 28 附錄一 主要符號(hào)說(shuō)明…………………………………………… 29 附錄二 參考文獻(xiàn)………………………………………………… 31 第一章 第二章 第三章 第四章 概述 精餾是分離過(guò)程中的重要單元操作之一，所用設(shè)備主要包括精餾塔及再沸器和冷凝器。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。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。當(dāng)氣體負(fù)荷較低時(shí)，浮閥的開度較小，漏夜量不多；氣體負(fù)荷較高時(shí)， 開度較大，阻力又不至于增加較大，所以這種塔板操作彈性較大，阻力比泡罩塔板大為減小，生產(chǎn)能力比其大。所以塔板和浮閥一般采用不銹鋼材料。 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。 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。 ▲ 殼程不能機(jī)械清洗，不適宜高粘度、或臟的傳熱介質(zhì)。 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。 流程如下： 原料（丙稀和丙烷的混合液體）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)。將塔頂蒸氣凝液部分作為塔頂產(chǎn)品取出，稱為餾出物?；亓饕簭乃斞厮飨拢谙陆颠^(guò)程中與來(lái)自塔底的上升蒸氣多次逆向接觸和分離。 2． 工藝流程 1） 物料的儲(chǔ)存和運(yùn)輸 精餾過(guò)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。 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． 設(shè)備選用 精餾塔選用浮閥塔，配以立式熱虹吸式再沸器。 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 —— 水蒸氣 加熱方法 —— 間壁換熱 3）冷卻劑：循環(huán)冷卻水 4）回流比系數(shù)： R/Rmin=。 LM =*42+*44= kg/kmol。L qF?? 39。V q F? ? ? 39。L V W 三 熱量衡算 1） 再沸器加熱蒸氣的質(zhì)量流量：/R R RG Q r 2） 冷凝器熱流量： CQ v r?? 冷凝器冷卻劑的質(zhì)量流量： 1 1 2/ ( )CCQ c t t? ? ? ? ? 第三節(jié) 塔板數(shù)的計(jì)算 假設(shè)塔頂溫度 t= 176。 塔底壓力為 P=。C, kA= ； kB=。 Rmin= ?? = R==。 1min??TTN NN=[1( 1min??RRR ) ]。C Pr=P/Pc=Tr=T/Tc= ?? = 查表 Z= V? =RTZMP =*)(* 10**10* 35 ? ?= 53176。 ，） 表面張力（ 176。） 表面張力（ 176。 ML=*42+*44=。 Mv=* WL=L 兩相流動(dòng)參數(shù)： 查《化工原理》（下冊(cè)） P107 篩板塔泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖，得： C20= ? = 所以，氣體負(fù)荷因子： = 液泛氣速： ＝ 取泛點(diǎn)率 操作氣速： u = 泛點(diǎn)率 uf= m/s 氣體體積流量 nvsq = Wv/ρ V= m3/s ??l??vWvWlFLV20 20 ????????CCVVLf Cu ? ?? ??氣體流道截面積： = m2 選取單流型弓形降液管塔板，取 Ad / AT=。進(jìn)料處兩板間距增大為 uqA VVs??ATD 4?24 DAT ??Aqu VVs? 設(shè)置 8 個(gè)人孔，每個(gè)