分离工程课程设计烷烃精馏塔设计

烷烃精馏塔设计11《分离工程课程设计》烷烃精馏塔设计系别：化工与药学院专业：化学工程与工艺姓名：学号：指导教师：2010年06月1烷烃精馏塔设计1目录一.摘要..................................................................2二.概述.................................................................5三．设计条件及任务......................................................7四.塔的设计计算..........................................................74.1.物料衡算.........................................................74.2.最小理论塔板数..................................................104.3.确定回流比......................................................114.4.塔理论板数......................................................124.5.进料板位置......................................................124.6.物料的性质计算..................................................124.7.精馏塔的工艺尺寸计算............................................164.8.塔板的水力学计算................................................184.9.塔板负荷性能图..................................................204.10.热量衡算.......................................................224.11.接管的计算.....................................................234.12.塔高...........................................................24五．设计结果总汇........................................................25六．设计小结............................................................26七.个人心得体会及改进意见...............................................27八.参考文献...........................28附录（符号说明）.................29烷烃精馏塔设计1烷烃精馏塔设计1一.摘要Asisknowntoall,theoiliscloselyreleatedtoourlifeandindustry.However,ourinsearchtotheoilisfartohalt.Theproducesfromtheoilissovariousthattheyareofcourseusedwidely.Butweusuallymakeuseofpartsofthemsuchassaturatedgroups-----oneofthemostimportantcompounds.therefore,theirseparationisofgreatimportance.Now,mostofgas-seperatingdeviceofoil-refiningfactoryarestillusingtheseperationofdistillation.Distillationistheunitoperationofseperatingliquidscompounds.Itsbasictheoryisapplyingthedifferencesofeyeryseperatedpart’svolatility,thatis,underthesamepressure,theyareseperatedasthedifferentboilingpoint.Columndeviceisadevicethatcanrealizedistillation’schancebetweengasesandliquids,widelyusedinchemicalindustry,petrochemicalindustryandothers.Itsconstructurestylebasiclycanbedividedintotwotypes-boardcolumnandfioat-valvecolumn.Boardcolumnisadevicethatcompletethetransmitionbetween烷烃精馏塔设计1gasesandliquidsthroughtouch,andfloatvalvecolumn’sadvantagesarethestrongproducecapacityandthelargeelasticityofoperation,becausetheplatedfficiencyisveryhigh,thepressuredropfromairtoliquidlevelisrelativesmall,anditscostischeaper,float-valvecolumnhasbecomethemostwidelyusefulcolumntype.众所周知，石油与人们的生产生活密不可分，而我们都它研究远没有停止。石油产品种类繁多，用途极广。而我们通常仅仅用到石油的部分成分，比如烷烃---石油的一大组成成分，它的有效分离显得极其关键。当前各炼厂的气体分离装置大部分仍然采用精馏分离。蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作，其基本原理是利用被分离的各组分的挥发度不同，即各组分在同一压力下具有不同的沸点将其分离的。塔设备是能够实现蒸馏的气液传质设备，广泛应用于化工、石油化工、石油等工业中，其结构形式基本上可以分为板式塔和填料塔两大类。板式塔用途较广，它是逐级接触式的气液传质设备。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。二.概述蒸馏的基本原理是将液体混合物部分气化,利用其中各组份挥发度不同（相对挥发度，α）的特性，实现分离目的的单元操作。蒸馏按照其操作方法可分为：简单蒸馏、闪蒸、精馏和特殊精馏等。精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。烷烃精馏塔设计1精馏过程中蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。精馏设备所用的设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下：一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。二：效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。五：结构简单，造价低，安装检修方便。六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。本设计采用浮阀塔，因其1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大20%～40%，与筛板塔接近。2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。3．塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。4．气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差比泡罩塔小。5．塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的50%～80%，但是比筛板塔高20%～30。浮阀塔兼有泡罩塔和筛板塔的优点，而且操作弹性大，操作灵活，板间压降小，液面落差小,浮阀的运动具有去污作用，不容易积垢堵塞，操作周期长，结烷烃精馏塔设计1构简单，容易安装，操作费用较小，其制造费用仅为泡罩塔的60%～80%；又由于F1型浮阀塔结构简单，制造方便，节省材料，性能良好；另外轻阀压降虽小，但操作稳定性差，低气速时易漏液。综上所述，选择F1型重阀浮阀塔。本设计首先采用清晰分割及非清晰分割进行物料衡算，确定各组分组成及塔顶、塔底温度。接下来确定回流比，从而计算出理论板数，再通过板效率最终确定实际板数。之后进行塔的设计，包括塔径、塔高、塔板的设计，且需满足各复合检验。最后进行辅助设施的设计及热量衡算。三．设计条件及任务已知：精馏塔进料量=20万吨/年，工作日:280天；泡点进料，常压操作进料组成（摩尔分数）：正丁烷xA=0.4；正戊烷xB=0.25；正己烷xC=0.20；正庚烷xD=0.15。分离要求：正戊烷在馏出液中的回收率为95％；正己烷在釡液中的回收率为90％。四.塔的设计计算4.1.物料衡算物料的年处理量=20100001000580.4720.25860.21000.15=405kmol/h（1）选正戊烷为轻关键组分，选正己烷为重关键组分，组分i04nC05nC06nC07nCiZ0.40.250.200.151.00烷烃精馏塔设计1if162.6101.381.060.7405id162.096.281.00266.3iw05.172.960.7138.7idx0.6080.3610.03101.000iwx00.3700.5250.4381.000（2）由安托因经验公式：㏑*p=A-BTC*p单位kpa,T为开尔文温度。查化工热力学附录的相关数据：05nCA=6.6895B=1339.4t=-19.0306nCA=6.9835B=1549.94t=-19.15(3)设塔顶温度dt=74℃，p=0.4Mpa组分i04nC05nC06nCidy0.6080.3610.0311.000t=74℃ik1.750.750.3/idy/ik0.3740.48130.10330.932t=71℃ik1.60.700.29/idy/ik0.380.51570.110.9967∴取塔底温度dt=71℃（4）设塔底温度wt=107℃p=0.4Mpa组分i05nC06nC07nCidx0.03700.5250.4381.000t=107℃ik1.50.720.35/烷烃精馏塔设计1idxik0.05550.3780.15330.5868t=134℃ik2.31.230.62/idxik0.08510.64580.27161.0025取塔底温度tw=134℃（5）以不清晰分割校核：以06nC为关键组分，各组分平均相对挥发度，用泡点方程计算如下。组分i04nC05nC