精馏塔毕业设计热量衡算

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1、精馏塔毕业设计热量衡算篇一：年产量5.4万吨丙烯精馏塔工艺设计毕业设计题目：年产量为5.4万吨丙烯的精馏工艺装置设计学生姓名学号指导教师院系专业年级毕业设计任务书设计（论文）题目：年产 5.4万吨丙烯精馏塔的工 艺设计1设计（论文）的主要任务及目标：通过本次毕业设计加深学生精馏过程的理解，提高综合 运用知识的能力；掌握本毕业设计的主要内容、工程设计或 撰写论文的步骤和方法；提高制图能力，学会应用有关设计 资料进行设计计算和理论分析的方法，以提高学生独立分析 问题、解决问题的能力，逐步增强实际工程训练。撰写设计说明书一份（不少于8000字）；绘制主要设 备装配图一张；绘制带控制点的工艺流程图一张

2、。2. （论文）的基本要求和内容：1）设计方案的选择及流程说明；2）物料衡算、热量衡算；3）塔板数、塔径计算；4）溢流装置、塔盘设计；5）流体力学计算、塔板负荷性能图；6）绘制带控制点的工艺流程图一张、主体设备装配图 一张。7）完成设计说明书一份（不少于8000字）。3. 设计条件1）设计原始数据见下表原始数据2）操作压力p=174Mpa3）年开工时间为8000h；4）年生产能力540001。目录摘I第1章绪论21.1 丙 烯 的 性质2111 丙 烯 的 物 理 性质2112 丙 烯 的 化 学 性质212 丙 烯 的 发 展 前景21.3 丙烯的生产技术进展3131概况31.3.2 丙烯的

3、3133 丙 烯的 生产 方法31.3.4丙烯生产新技术现状及发展趋势4第2章丙烯精馏塔的物料衡算及热量衡算4221 确定 关 键 组分5222 计算每小时塔顶产量52.2.4 物料衡算计算结果见表2.5 72.3 塔 温 的 确定72.3.1 确定进料温度72.3.2 确定塔顶温度82.3.3 确定塔釜温度8第3章 精馏塔板数及塔径的计算103.1 塔 板 数 的 计算103.1.1 最小 回 流比 的计算103.1.2 计算最少理论板数113.1.3 塔板数和实际回流比的确定11置11算123.2确定进料位3.3全塔执J、量衡3.3.1 冷凝器的热量衡算123.3.2 再沸器的热量衡算13

4、3.3.3 全 塔 热 量 衡算133.4 板间距离的选定和塔径的确定143.4.1计算混合液塔顶、塔釜、进料的密度及气体的密度143.4.2 求液体及气体的体积流量153.4.3 初选板间距及塔径的估算163.5 浮阀塔塔板结构尺寸确183.5.1 塔板布置 183.5.2 溢流堰及降液管设计计 算193.6 塔 高 的 计算.20第四章 流体力学计算及塔板负荷性能 图224.1 水 利 学 计算.224.1.1 塔板总压力降的计 算224.1.2 雾沫夹带234.1.3 淹 塔 情 况 校核264.2 浮阀塔的负荷性能图274.2.1 雾 沫 夹 带线274.2.2 液泛线.284.2.3

5、 降 液 管 超 负 荷线294.2.4 泄露线.294.2.5 液 相 下 限线304.2.6 操作占八、.30总论 .33致谢参考文献35附 录.37西北大学专科毕业论文（设计）年产5.4万吨丙烯精馏装置工艺设计摘要本设计任务为设计一个精馏塔来进行丙烯一丙烷混合 物的分离，采用连续操作方式的浮阀精馏塔。原料为年产量 54000吨的产品，其中丙烯的含量为92. 75%，塔顶丙烯的含 量为99. 6%，塔釜残夜中丙烯的含量不高于2%。设计中采 用泡点进料，操作压力为1. 74MPa。将原料液通过预热器加热至泡点温度后送入 精馏塔内，塔顶上升蒸汽采用全凝汽冷凝，全凝汽主要用于 准备控制回流比，冷

6、凝器在泡点下一部分回流至塔内，其余 部分经产品冷却器冷却后送入贮罐。浮阀塔的优点是：生产能力大、操作弹性大、塔板效率 高、气体压强降及液面落差较小、塔的造价低。浮阀塔已成 为国内应用最广泛的塔型。该物系属于分离物系，操作回流比取最小回流比的12 倍，塔釜采用间接蒸汽加热，以提供足够的热量，塔底产品 冷却后至贮罐。本文就是对精馏塔的一些物料、热量衡算，工艺计算， 结构设计及冷制精馏装置工艺流程图，设备装备图和塔板负 荷性能图等。关键词：丙烯，精馏塔，浮阀塔，雾沫夹带量，开孔 率篇二：精馏塔课程设计最新模板目录一、概述二、设计方案和工艺流程的确定三、塔的物料衡算四、回流比确定五、塔板数的确立六、塔

7、的工艺条件及物性数据计算七：塔和塔板主要工艺尺寸计算八、塔板的流体力学验算十、热量衡算十一、筛板塔的设计结果总表十二、辅助设备选型及接管尺寸十三、精馏塔机械设计计算十四、设计中的心得体会、概述:塔设备是炼油、化工、石油化工等生产广泛应用的气液 传质设备。根据塔内气液接触部件 的结构型式，可分为板 式塔和填料塔。板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡 或喷射形式穿过板上液层进行质，热传递，气液相组成呈 阶梯变化，属逐渐接触逆流操作过程。 填料塔内装有一定 高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流而上 （也有并流 向下者）与液体接触进行质热传递，气液组成 沿塔高连续变化，属微分接触操作过程

8、。工业上对塔设备的要求：（1）生产能力大；（2）传质 传热效率高;气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简 单，材料耗用量小（6）制作安装容易，维修方便。（7）设 备不易堵塞，耐腐蚀。其中板式塔又可分为有降液管的塔板（如泡罩塔，浮阀 塔，筛板塔，舌型，S型等）和无降液管的（如穿流式筛板, 穿流式波纹板）该课程涉及到的是板式塔中的浮阀塔，其广 泛用于精馏、吸收、和解吸等过程。其主要特点是再塔板的 开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀的周边以稳定的速度 水平地进入塔板上液层进行两相接触，浮阀课根据气流流速 地大小上下浮动，自行调节。浮阀有盘式、条式等多种。国 内多采用盘式

9、，其优点为生产能力大，操作弹性大，分离效 率较大，塔板结构较简单。此型中的F-1型结构简单，已经 列入部颁标准，因此型号的重阀操作稳定性好，一般采用重 阀。二、设计方案和工艺流程的确定：在此次课程涉及中主要介绍浮阀塔在精馏中的应用，精 馏装置包括精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷 却器、和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料再塔内 经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却 器的冷却物质将余热带走。此过程中因考虑节能。另外，为保持塔的稳定性，流程除用泵直接送入塔原料 外，也可采用高位槽送料以受泵操作波动影响。塔顶冷凝器装置根据生产情况以决定采用全凝器和分 凝器。一般，塔顶分

10、凝器对上升蒸汽虽由一定的增浓作用， 当在石油等工业中获取液相产品时往往采用全凝器，以便于 准确的控制回流比。若后继装置使用气态物料，则宜用分凝 器操作压强由常压、低压和高压操作，其取决于冷凝温度, 一般都采用常压，对于热敏性物质或混合液沸点过高的物质则宜采用减压操作，而常 压下为气态的物质采用高压操作。对于物料的进料，一般情况下采用冷进料，但是为了考 虑塔的操作稳定性，则一把采用泡点进料。蒸馏一般采用间接蒸汽加热，设置再沸器。对于本次的 课程因为乙醇的挥发度较高，宜采用间接蒸汽加热，其优点 时可以利用压强较低的加热蒸汽以节省操作费用，并省掉间 接加热设备选择回流比主要从经济的角度来考虑，力使操

11、作费用和 设备费用之和最低。这个将在下面详细的介绍。本设计采用混合原料经原料余热至泡点，送入精馏塔。 塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后，一部分作为回流，其余为 塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。塔釜采用间接蒸汽再沸 器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。（流程图见后面附录） 三、塔的物料衡算：（一）料液及塔顶、塔底产品含苯摩尔分率。35/4607?0.1740; 35/46.07?65/18.0294/4607XD二？0.86; 94/4607?6/18020.05/46.07XW二?0.000197;0. 05/46.07?99.95/18.02XF二平均分子量。MF=0.174?46.07?18.0

12、2?22.9;MD=0.860?46.07?18.02?42.143;MW=0.000197?46.072218.02218. 026;物料衡算。，总物料衡算：D+W=F=4166.7 ；W=035?4166.7=1458.345；联立上面两式得：,F=4166.7 kg/h=181.95 kmol/h;,D=1550.04 kg/h=36.78 kmol/h;,W=2616.66 kg/h=145.17 kmol/h四、回流比确定。由（附录-1 ）得出最小理论回流比为Rmin=2.217五、塔板数的确立。（一）全塔效率EtEt=0.49?0. 25?1 .W0.448W1.W0.493;（二

13、）由后面的（附录一3）的程序得出理论塔板数N 理= 54；实际塔板数：N 实=“理/ Et = 54/0.493 = 109.53； 所以实际塔板数等于110块；六、塔的工艺条件及物性数据计算。（一）操作压强Pm精馏段平均操作压强 Pm = 101. 325?0.7?104?174.125 kpa（二）温度 tm,精=（83.75+78.2） /2 =81.0C（三）平均分子量xd=y1=0.860; x1=0.710;塔顶：MVDM=0.860?4607+?1802=42.14 kg/kmol ;MLDM=0710?46.07+?18.02=37.94 kg/kmol ;进料塔：MVFM=0

14、183?46.07+ ?18.02=23.15 kg/kmol;MVFM=0.174?46.07+ ?18.02=22.90 kg/kmol; 则精馏段分子量：MVM 精=(42.14+37.94) /2=40.04 kg/kmol;MLM 精=/2=23.03 kg/kmol;精馏段气液负荷计算V?D?3678?12432kmol/hVs?V?MVM 精/=0.59 m/s ; 3L=R?D=238?36.78=87.54 kmol/h ;3LS=L? MLM 精/=0.0007 m/s ;LH= LS?3600=2.52 m/s ;3七：塔和塔板主要工艺尺寸计算。(一)塔径：初选板间距HT

15、=0.35 m ;取板上液层高度hl=0.06 m ;HT-hl=0350. 06=0.29 m ;0.50.5? (?L/?V)=? (777. 96/2.35) =00218；查图得：C20 = 0.059 ；C = C20?02 = 0059? = 0.0674 ；20Umax二 C?sqrt (?L?V)/?V=1.22 m/s ;取安全系数为070 ；则U=0 70?Umax=070?1 22=0.854 m/s ;D = sqrt/二 sqrt/=0.938 m ;按标准，塔径园整为1.0m ,则空塔气速为0.75 m/s ;溢流装置：采用单溢流，弓形降液管，平形受液盘及平形溢流堰

16、， 不设进口堰。各项计算如下：1溢流堰长lW=0.6?D=0.6?l=0.6 m;2. 出口堰高lW/D = 0.60/1 =0.60 ;lh/3.5=9.04 ;查图知：E = 1.03 ；2/3 2/3hOW=?E?=?1.03?=0.008 m ; hW=hL-hOW=0.06-0.008=0.052 m ;3降液管的宽度Wd与移液管的宽度AflW/D = 0.60/1 =0.60 ;查图知：Wd/D = 0.100 ；Af/At = 0.052;得：Wd = 0.100?D = 0 .。/.。二。.】。m ;Af = 0.052?D2 = 0. 052?0.78?1.02=0.041

17、m2 ; 44.停留时间检验降液管面 积？A?Ht0. 041?0.35?2050?5s Ls?x5。降液管底隙高度h、取液体通过降液管底隙的流速uo为0.09 m/s ;、ho二ho/=0.0007/=0.93 m ;:塔板布置1。取边缘区宽度Wc=0.035 m ;安定区宽度Wb=0.070 m ; 2计算开孔区面积Aax二D/2-=0.5-=0.330 m ;R=D/2-Wc=0.50. 050=0.450 m ;Aa=2?180?R2?sin?1x?0.572 m2 ; R筛孔数与开孔率取筛孔的孔径d0为5mm ;正三角形排列，一般炭钢的 板厚？为 3mm ； 取 t/d0=3.0 故

18、空中心距：t=3.0?5.0=15.0 mm ;1158?1031158?103?Au?0.572?2944 孔；1.筛孔数：n?221152开孔率：?=Ao0.9070. 907%=?10.1% ； tAa9 2u02 3开孔面积：Ao = ?Aa = 0.101?0.572 = 0.0578 m ；4.气体通过筛孔的气速：u0?Vs/A0?0.59/0. 058?10.21m/s ；（五）塔有效高度z?0.35?36.05 m ;塔高计算H?HT?nF?HF?np?Hp?HD?HB ?0.35?1?0.2?14?0.6?4?32.9?02?84 ?4?45.5 m ;其中H：塔高；HF：进

19、料板处板间距；Hp：人孔处 板间距；HD：塔顶空间；HB：塔底空间；n：实际塔板数; nF：进料板数；np:人孔数；HT：板间距；八、塔板的流体力学验算（一）气体通过塔板的压降?p相当于液柱高度hphp?hc?hl?h?；1.干板压降相当于液体高度hchc = 0.051）?c0?l0.84802.9其中由 d0/? = 5/3=1.67 ; 查图得 C0 = 0.84；2. 气体穿过板上液层压降相当得液柱高度hlua?Vs0.59?0.790 m/s ; AT?AF0.788?0.041Fa=ua=1. 46;由图查得上液层充气系数?0?0.625hl?0?hL?0?0.625?0.0375

20、 m ;3. 克服液体表面张力压降相当的液柱高度4?4?38.86?10?3?000407 m ; h?lgd07779?98?0005由 hp?hc?hl?h? = 0. 0228+0.0375+0.00407 = 0. 064 m ; 故单板压降：?pp?hpg?l?0.064?777.9?9.81?491pa?0.7kp 在设计允许范围内。篇三：化工原理课程设计精馏塔设计苯-甲苯连续精馏筛板塔工艺设计设计人：田佳禾班级：应用化学081班学 号：080205012320XX.6北京工商大学化工原理课程设计任务书班级:应化081班 _姓名：田佳禾 学号：0802050123 _设计题目苯-甲

21、苯溶液连续精馏筛板塔的设计。设计任务1 精馏塔设计的工艺计算及塔设备计算流程及操作条件的确定；物料衡算及热量衡算；塔板数的计算； 塔板结构设计（塔板结构参数的确定、流动现象校核、负荷性能图）；塔体各接管尺寸的确定；冷却剂与加热剂消耗量估算。2设计说明及讨论3绘制设计图流程图（A4纸）； 塔盘布置图（16开坐标纸2张，精馏段和提馏段分 别绘制）；工艺条件图（A3纸）。原始设计数据1原料液：苯-甲苯，其中苯含量分别为35% （质量）,温度为20C；2 馏出液含苯为：99. 2% （质量）；3 残液含苯为：不超过0.5% （质量）；4 生产能力：按2800 。设计时间开始时间：二0年五月二十三日完成

22、时间：六月三日（含考核时间）目录第1篇绪论4第 2 篇 流程及相关参数的选择5第 3 篇计 算 过程63.1精馏塔的物料衡算63.2相对挥发度及回流比R73.3求理论塔板数113.4确定全塔效率ET并求解实际塔板数133.5塔的工艺条件及物性数据计算143.6精馏塔塔体工艺尺寸计算193.7塔板主要工艺尺寸计算223.8筛板的流体力学验算263.9塔板负荷性能图293.10塔体各接管尺寸计算及热量衡算36第 4 篇计算结果列表42第 5 篇小 结 与 体会44第 6 篇参 考 文献45第1篇绪论精馏所进行的是汽、液两相之间的传质，而作为汽、液 两相传质所用的塔设备，首先必须要能使汽、液两相得到充 分的接触，以达到较高的传质效率。板式塔为逐级接触型汽 液传质设备，其种类繁多，根据塔板上汽一液接触元件的 不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌 形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。筛板塔是传质过程常用的塔设备，它的主要优点有： 结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的 60%，为浮阀塔的80%左右。处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加 1015 %。 塔板效率高，比泡罩塔高15%左右。压降较低，每板压力比泡罩塔约低30%左右。筛板塔的缺点是：塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。 操作弹性较小。小孔筛板容易堵塞。