年产10万吨丙烯精制塔的工艺设计2

年产10万吨丙烯精制塔的工艺设计一、说明书(1)丙烯生产概况简述。（略）(2)设计方案的确定与论证。（略）(3)本设计的工艺流程图（看附件），及流程说明（略）。(4)工艺设计计算结果汇总，附属设备一览表，工艺管线接管尺寸汇总表，设计结果评价。（略）（5）工艺计算。（6）设备计算及选型。（略）（7）参考文献。二、丙烯精制塔的工艺计算（1）物料衡算1.关键组分按多组分精馏确定关键组分；挥发度高的丙烯作为轻关键组分在塔顶分出；挥发度低的丙烷作为重关键组分在塔底分出。原始数据见表一表一原始数据物料名称进料组成（质量分数/％）塔顶组成（质量分数/％）塔釜组成（质量分数/％）丙烯92.7599.6﹤15.2丙烷7.050.4丁烷0.200操作压力p=1.74MPa（表压）。年生产能力100000t丙烯2.计算每小时塔顶产量，每年的操作时间按8000h计算。由题目给定100000000／8000=12500kg／h3.计算塔釜组成设计比丙烷重的全部在塔底，比丙烷轻的全部在塔顶。以100kg／h进料为基准，进行物料衡算见表二。表二物料衡算项目组分进料量／（kg／h）馏出液量／（kg／h）釜液量／（kg／h）丙烯92.750.996D0.152W丙烷7.050.004D7.05－0.004D丁烷0.200.2共计100D7.25－0.004D＋0.152WF=D+W%2.15100125.0004.025.7125.0WDWDW或DWWD100125.0996.075.92解得：W=8.116kg／hD=100－8.1161＝91.8839kg／h丙烷x83HWC=34.82125.0004.025.7004.005.7WDD﹪丁烷x104HWC=46.2125.0004.025.72.0WD﹪式中F原料液流量，kg／h;D—塔顶产品（馏出液）流量，kg／hW—塔底产品（釜残液）流量，kg／hxW—釜液中各组分的质量分数。4.将质量分数换算成摩尔分数按下式计算：xA=CCBBMxMxMxMxWWAWAAWA式中xA——液相中A组分的摩尔质量；AM、MB、MC——A、B、C组分的摩尔质量，kg/mol;xWAxWBxWC——液相中A、B、C组分的质量分数。各组分的相对分子质量见表三表三各组分的相对分子质量项目组分分子式相对分子质量丙烯C3H642.08丙烷C3H844.09丁烷C4H1058.12计算举例：丙烯进料摩尔组成：x63HFC=12.58002.009.440705.008.429275.008.429275.0=0.9310同理，计算得各组分的摩尔分数如表四表四各组分的摩尔分数项目组分项目进料塔顶产品塔釜液丙烯0.93100.99620.1591丙烷0.06750.00380.8223丁烷0.001500.0186共计1.00001.00001.00005.计算进料量和塔底产品量｛WDFxWxDxFWDF因为D=12500kg／h所以1591.09962.0125009310.012500WFWF解得W=1055.8362kg／hF=12500+1055.8362=13555.8362式中xF——原料液中易挥发组分的质量分数；xD——馏出液中易挥发组分的质量分数；xW——釜残液中易挥发组分的质量分数。6.物料衡算计算结果见表五。表五物料衡算组分C3H6C3H8C4H10共计相对分子质量42.0844.0958.12进料Kg/h12573.0381955.686427.1117135555.8362质量分数/%92.757.050.2100Kmol/h298.788921.67580.4665320.9312摩尔分数/%93.106.750.15100塔顶Kg/h1245050012500质量分数/%99.60.40100Kmol/h295.86501.13400296.9990摩尔分数/%99.620.380100塔釜Kg/h160.4871869.375525.97361055.8362质量分数/%15.282.342.46100Kmol/h3.813819.71820.446923.9789摩尔分数/%15.1982.231.86100（2）热量衡算（Ⅰ）塔温的确定1.确定进料温度操作压力为p=1.84MPa(绝对压力)。假设：泡点进了，温度为45℃，依T、p查设计参考资料1，图1-35得到平衡常数k值。因为199222.0iixk所以确定进料温度为45℃，进料组成的iixk值见表六表六进料组成的iixk值进料xikiiixkC3H60.93101.00.9310C3H80.06750.90.06075C4H100.00150.310.000465共计1.00002.210.992222.确定塔顶温度假设：塔顶露点温度为44℃，同理查设计参考资料1，图1-35得k值。塔顶物料组成的iiky值见表七表七塔顶物料组成的iiky值塔顶物料xiiykiiiiikxkyC3H60.99620.981.016531C3H80.00380.880.004318C4H1000.300共计1.00002.161.020849因为10208948.1iiky所以确定塔顶温度为44℃，塔顶物料组成的iiky值见表七。3.确定塔釜温度假设：塔釜温度为52℃，查设计参考资料1。图1-35得k值。因为053076.1iixk误差超过2％，说明假设的温度过高。再假设：塔釜温度为51℃，查设计参考资料1。图1-35得k值。因为1007002.1iixk所以确定塔釜温度为51℃，计算过程见表八（Ⅰ）（Ⅱ）。表八塔釜温度计算数据（Ⅰ）塔釜物料xikiiixkC3H60.15911.150.182965C3H80.82231.050.863415C4H100.01860.360.006696共计1.00002.561.053076表八塔釜温度计算数据（Ⅱ）塔釜物料xikiiixkC3H60.15911.120.178192C3H80.82231.000.822300C4H100.01860.350.006510共计1.00002.471.007002（Ⅱ）全塔热量衡算1.冷凝器的热量衡算按设计参考资料3，31页式（6-27）QDHHRLDVDD))(1(V(）混合HHyHViiVDL(）混合HHxHLiiLD式中DQ——冷凝器的热负荷，kcal/h；VDH——每千克塔顶蒸汽的焓，kcal/kg；LDH——每千克塔顶液产品的焓，kcal/kg；ViH——每千克气相纯组分的i的焓，kcal/kg；LiH——每千克液相纯组分的i的焓，kcal/kg；混合H——混合热。V(）混合H=00(LH）混合查设计参考资料6，158～159页图10-4，图10-5得丙烯ViH=168.5kcal/kg5.99LiHkcal/kg丙烷ViH=100.5kcal/kgLiH29kcal/kg2416.1680038.05.1009962.05.168VDHkcal/kg2321.990038.0299962.05.99LDHkcal/kgQDHHRLDVDD))(1(=（14.5+1）)2321.992416.168(12500=13370590.63kcal/h=5.6157×107kJ/h式中VDH——每千克由冷凝器上升蒸汽的焓，kcal/kg；LDH——每千克冷凝液的焓，kcal/kg。2、再沸器的热量衡算依据设计参考资料3，32页式（6-30），再沸器热损失忽略不计，得QW=V'HmLLWVWHLWH=)(LWVWHHV式中QW——再沸器的热负荷，kcal/h;V——提馏段上升蒸汽的量，kg/h；L——提馏段下降液体的量，kg/hVWH——每千克由再沸器上升的蒸汽焓，kcal/kgLWH——每千克釜液的焓，kcal/kgmLH——每千克在提馏段底层塔板m上的液体焓，kcal/kg查设计参考资料6，158~160页图10-4，图10-5，图10-6，丙烯ViH=168.5kcal/kgLiH=99.5kcal/kg丙烷ViH=102kcal/kgLiH=34kcal/kg丁烷ViH=110.5kcal/kgLiH=30.5kcal/kgVWH=168.5×0.1991+102×0.8223+110.5×0.0186=112.7383kcal/kgLWH=99.5×0.1591+34×0.8223+30.5×0.0186=44.3560kcal/kgQDRW)1(（112.7383—44.3560）=13249070.63kcal/h=5.5646×710kJ/h3.全塔热量衡算依据设计参考资料3，33页式（6-32）损QQWHDHFHQDLWLDFW式中热量损失，—损Qkcal/h每千克进料的焓，—FHkcal/kg丙烯ViH=168.5kcal/kgLiH=99.5kcal/kg丙烷ViH=100.5kcal/kgLiH=29kcal/kg丁烷ViH=108kcal/kgLiH=26kcal/kg左边=FWFHQ=13249070.63+94.6310×13555.8362=1.5×710kcal/h=6.3×710kJ/h右边=DDLWLDQWHH=12500×99.2321+1055.8362×44.3560+8022354.375=9.3×610kcal/h=3.91×710kJ/h所以，左边=右边。（3）塔板数的计算。（略）（4）确定进料位置。（略）（5）板间距离的选定和塔径的确定。（略）(6)浮阀塔塔板结构尺寸确定。（略）（7）水力学计算。（略）（8）浮阀塔的负荷性能图。（略）（9）塔的附属设备计算。（略）三、设计图纸工艺流程图（略）设备布置图（略）他的装置图（略）四、设计参考资料1化学工业出版社，化工原理〔上，下〕。北京：化学工业出版社，20072天津大学化工原理教研室编，化工原理〔下〕。第2版。天津：天津科学技术出版社，19903上海化工学院，基础化学工程〔中〕，上海：上海科学技术出版社，19784石油化工规划设计院，塔的工艺设计，北京：石油化学工业出版社，19775化工设备手册编写组。金属设备。上海人民出版社，19756中国石化集团、化工工艺设计手册〔上下〕。第2版。北京：化学工业出版社，19947北京化工研究院。浮阀塔。北京:燃烧化学工业出版社，1975