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    分类:课程设计心得 时间:2017-01-23 本文已影响

    篇一:化工原理课程设计筛板精馏塔的设计

    化工原理课程设计任务书

    班级:生工081

    姓名:丁 尚 080811110183

    陈国钰 080811110184

    设计题目:乙醇水溶液筛板精馏塔的工艺设计 一.基础数据

    1.原料液量:8000kg·h-1

    2.原料液组成:乙醇:22.6% ,水:77.4% 3.原料液温度:25℃

    4.馏出液组成:乙醇含量大于:93.2% 釜液组成: 乙醇含量小于:1.1%

    (以上浓度均指质量分率)

    5.操作压力:常压 二.设计范围

    1.精馏系统工艺流程设计,绘流程图一张 2.筛板精馏塔的工艺计算

    3.筛板精馏塔塔板结构的工艺设计,绘制塔板负荷性能图,塔板结构图和整体设备结构图 4.附属设备选型计算

    2011.7.8

    目录

    第一章:概述……………………………………………………(2)

    第二章:精馏工艺流程确定……………………………………(4)

    第三章:精馏塔的物料衡算……………………………………(5)

    10)

    第五章:塔板结构的工艺设计…………………………………(19)

    第六章:塔板流体力学校核……………………………………(29)

    第七章:塔板负荷性能图………………………………………(33)

    第八章:塔的总体结构的确定…………………………………(39)

    第九章:馏塔附属设备选型计算………………………………(46)

    参考文献…………………………………………………………(51)

    附录………………………………………………………………(52)

    第一章 概述

    塔设备是化工,石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。它可使气液或液液两相之间进行紧密接触,达到相际传质及传热的目的。它是实现精馏,吸收,解吸和萃取等化工单元操作的主要设备。塔设备在化工过程中有时也用来实现工业气体的冷却与回收,气体的湿法净制和干燥,以及兼有气液两相传质和传热的增湿,减湿等。

    在板式塔中,塔内装有一定数量的塔盘,气体以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层使两相密切接触,进行传质,两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。在填料塔中,塔内装填一定段数和一定高度的填料层,液体沿填料表面成膜状向下流动,作为连续相的液体自下向上流动,与液体逆流传质。两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。

    不管是何种塔型,除了首先要能使气(汽)液两相充分接触,获得较高 的传热效率外,还希望能综合满足下列要求:

    (1)生产能力大。在较大的气(汽)液流速下,仍不致发生大量的物沫夹带及液泛等破坏正常操作的现象。

    (2)操作稳定,操作弹性大。当塔设备的气(汽)液负荷量有较大的波动时,仍能在较高的传质速率下进行稳定操作。

    (3)流体流动阻力小。即流体通过塔设备的压力降小,以节省动力消耗,降低操作费用。对于减压蒸馏,较大的压力降还将使系统无法维持必要的真空度。

    (4)结构简单,材料消耗量小,制造和安装容易。 (5)耐腐蚀,不易堵塞,方便操作、调节和检修。

    事实上,任何一种塔型都难以全面满足要求,而只能在某些方面具有独特之处。但是,对于高效率、大生产能力、稳定可靠的操作和低压降的追求则推动着塔设备新结构型式的不断出现和发展。

    筛板塔是板式塔中较早出现的塔型之一 ,它综合具有结构简单,制造维修方便,生产能力大(可比浮阀塔大),塔板效率较高,压降小等优点,不足之处是操作弹性较小。筛孔也易堵塞,使用曾一度受到限制,但是近几十年来,经过大量工业规模的研究,逐步掌握了筛板塔的性能,并形成了较完善的设计方

    法,还开发了大孔径筛板,导向筛板等形式,使筛板塔的不足得到补救,即合理的设计可以保证较高的操作弹性。现在,筛板塔已经成为生产上最广泛采用的塔型之一。

    二元物系精馏用筛板塔的工艺设计,主要包括精馏系统工艺流程的确定,物料衡算,塔板数的计算,塔板结构工艺设计,热量衡算和附属设备的选型计算等项目。

    第二章 精馏工艺流程确定

    本设计任务为分离乙醇——水混合物,对于二元混合物的分离采用连续精馏过程,设计中采用饱和液体进料,将原料液通过预热器加热至泡点,用泵送入精馏塔内,塔顶蒸汽采用全凝气冷凝,冷凝液在泡点下一部分回流至塔内,剩余部分经产品冷却器后送至储罐,塔釜采用分离式间接蒸汽渐热。(附图1,所需工艺流程)

    篇二:板式精馏塔课程设计

    课 程 设 计

    设计题目:板式精馏塔设计 学生姓名:

    学 号: 专业班级:指导教师:设计时间:

    评阅表

    化工原理课程设计任务书

    设计题目:板式精馏塔的设计

    设计时间:2014年3月10日至2014年3月24日

    指导老师:吴翠明

    设计任务:年处理乙醇-水混合液11.5万吨(开工率300天/年)

    原料:乙醇含量为41.2%(质量百分比,下同)的常温液体

    分离要求:塔顶乙醇含量不低于94%

    塔底乙醇含量不高于0.05%

    操作条件

    (1)精馏塔进料状态为泡点进料

    (2)塔釜加热蒸汽压力:间接0.2MPa。直接0.1MPa(绝压)。

    (3)塔顶全凝器冷却水进口温度20C,出口50C。

    (4)常压操作,年工作日300-320天,每天工作24h 。

    (5)设备形式自选。

    (6)安装地点:合肥。

    任务来源:合肥酒厂

    设计内容

    工艺流程的确定,塔和塔板工艺尺寸计算,塔板得得流体力学验算及负荷性能图,辅助设备的计算与选型,主体设备的机械设计。

    设计报告:

    1.设计说明书一份。

    2.主体设备总装图一张(一号图纸),带控制点工艺流程图(三号图纸)一张。

    目 录

    摘要 ································································1

    第一章 总体························································3

    1.1.1精馏操作对塔设备的要求············································ 3

    1.1.2板式塔类型························································ 4

    1.1.3符号说明·························································· 5

    第二章 乙醇-水板式精馏塔工艺计算 ······································· 6

    2.1精馏塔的物料衡算 ························································· 7

    2.1.1 料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 ··································· 7

    2.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量······························`7

    2.1.3 物料衡算··························································`8

    2.2最小回流比的确定···························································8

    2.3塔板数的确定 ······························································8

    2.3.1 精馏段的气液相确定·················································8

    2.3.2精馏段与提馏段操作线方程············································8

    2.3.3 乙醇-水的平衡相图··················································9

    2.4 塔的工艺条件及有关物性的计算··············································9

    2.4.1 混合液体表面张力····················································11

    2.4.2 混合物的黏度 ······················································13

    2.4.3 相对挥发度·························································13

    2.4.4 平均密度计算相对挥发度·············································13

    2.5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 ················································13

    2.5.1 塔径的计算·························································14

    2.6 塔板主要工艺尺寸的计算····················································15

    2.6.1 溢流装置的设计 ····················································15

    2.6.2 塔板布置 ··························································17

    2.7 筛板的流体力学验算 ······················································18 精馏段

    2.7.1 塔板压降···························································18

    2.7.2 液面落差···························································19

    2.7.3 液沫夹带···························································19

    2.7.4 漏液·······························································20

    2.7.5 液泛···································································20 提馏

    2.7.6 塔板压·····························································20

    2.7.7 液面落差···························································21

    2.7.8 液沫夹带···························································21

    2.7.9 漏液·······························································22

    2.7.10 液泛······························································22

    2.8 塔板负荷性能图 …………………………………………………………………………22 精馏段

    2.8.1 漏液线 …………………………………………………………………………23

    2.8.2 液沫夹带线 ……………………………………………………………………23

    2.8.3 液相负荷下限线 ………………………………………………………………24

    2.8.4 液相负荷上限线 ………………………………………………………………24

    2.8.5 液泛线 …………………………………………………………………………24 提馏段

    2.8.6 漏液线 …………………………………………………………………………26

    2.8.7 液沫夹带线 ……………………………………………………………………26

    2.8.8 液相负荷下限线 ………………………………………………………………27

    2.8.9 液相负荷上限线 ………………………………………………………………27

    2.8.10 液泛线 …………………………………………………………………………27

    第三章 精馏塔装置的附属设备 ……………………………………………………30

    3.1精馏塔对外接管设计 ……………………………………………………………30

    3.1.1 进料管 ……………………………··············……………………………30

    3.1.2 出料管…………………………………………………………………………30

    3.1.3 塔顶蒸气出料管………………………………………………………………31

    3.1.4 塔釜进气管……………………………………………………………………31

    3.1.5 回流管··························································31

    3.1.6 法兰……………………………………………………………………………31

    3.1.7 筒体和封头……………………………………………………………………32

    3.1.8 除沫器 ………………………………………………………………………… 32

    3.1.9 輑座 …………………………………………………………………………… 32

    3.1.10 人孔 ……………………………………………………………………………32

    3.2 塔总体高度的设计 ……………………………………………………………………33

    3.2.1 塔顶部空间高度………………………………………………………………35

    3.2.2 塔底部空间高度 …………………………………………………………………35

    3.2.3 塔立体高度……………………………………………………………………35

    3.3 精馏塔换热装置 ………………………………………………………………………35

    3.3.1 再沸器的设计 ……………………………………………………………···…35

    3.3.2 冷凝器的设计 ……………………………………………………………………36

    3.3.3 预热器的设计 ……………………………………………………………………37 设计结果一览表····························································39 评注······································································41 心得体会··································································42 参考文献 ………………………………………………………………………………………42

    篇三:精馏塔课程设计

    目 录

    前言 ................................................................................................................ 4 设计思路 .............................................................................................................. 5 一. 概 述 ......................................................................................................... 7

    1.1精馏操作对塔设备的要求 ..................................................................................... 7

    1.2 精馏塔分类 .......................................................................................................... 7

    1.2.1泡罩塔 .................................................................................................................................. 7

    1.2.2浮阀塔 .................................................................................................................................. 8

    1.2.3筛板塔 .................................................................................................................................. 8

    二.设计方案 ..................................................................................................... 10

    2.1 装置流程的确定 ................................................................................................. 10

    2.2操作条件 ..................

    筛板精馏塔课程设计心得体会

    ........................................................................................... 10 三. 设计任务 .................................................................................................... 11 四 简捷塔设计 .................................................................................................... 12

    4.1 设计目的 ............................................................................................................. 12

    4.2 设计基本思路 ..................................................................................................... 12

    4.3 物性分析 ............................................................................................................. 12

    4.3.1 组分性质 ............................................................................................................................. 12

    4.3.2 物性方法 ............................................................................................................................. 13

    4.4 模型建立 ............................................................................................................. 15

    4.4.1模块的选取 .......................................................................................................................... 15

    4.4.2 DSTWU的设定 .................................................................................................................. 16

    4.4.3 运行结果 ............................................................................................................................. 18

    4.4.4 确定轻、重关键组分的收率 ............................................................................................. 18

    4.4.5 核算 ................................................................................................................................... 21

    4.5 本章小结 .............................................................................................................................. 25

    五.严格塔核算 .................................................................................................. 26

    5.1 设计目的 ............................................................................................................ 26

    5.2 设计基本思路 .................................................................................................... 26

    5.3 模型建立 ............................................................................................................. 26

    5.3.1 模块的选取 ......................................................................................................................... 26

    5.3.2 RADFRAC的设定 ............................................................................................................... 26

    5.4 小结 ................................................................................................................... 34

    六、塔水力学校核 .............................................................................................. 35

    6.1 计算思路 .......................................................................................................... 35

    6.2 ASPEN水力学计算 ............................................................................................ 35

    6.3 塔的负荷性能图 ............................................................................................... 37

    6.3.1塔板负荷性能图介绍 ........................................................................................................ 37

    6.3.2塔板负荷性能图绘制 ........................................................................................................ 37

    6.4 本章小结 ........................................................................................................... 44 六 设计结果一览表 .......................................................................................... 45

    七.总结 ............................................................................................................. 47 参考文献: ......................................................................................................... 48 附录(其它塔规格的符合性能图) .................................................................... 49

    前言

    在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精馏、萃取等单元操作中,气液传质设备必不可少。塔设备就是使气液成两相通过精密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。

    塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔,后者的代表则为填料塔,在各种塔型中,当前应用最广泛的是筛板塔与浮阀塔。 筛板塔在十九世纪初已应用与工业装置上,但由于对筛板的流体力学研究很少,被认为操作不易掌握,没有被广泛采用。五十年代来,由于工业生产实践,对筛板塔作了较充分的研究并且经过了大量的工业生产实践,形成了较完善的设计方法。筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点:生产能力大于10.5%,板效率提高产量15%左右;而压降可降低30%左右;另外筛板塔结构简单,消耗金属少,塔板的造价可减少40%左右;安装容易,也便于清理检修。

    本次设计就是针对苯和甲苯混合物体系,利用Aspen Plus模拟软件而进行的常压二元筛板精馏塔的设计及其辅助设备的选型。

    设计思路

    首先要知道工艺计算要算什么?要得到那些结果?如何算?然后再进行下面的计算步骤。(参考)

    其次要知道你用的软件(或软件模块)能做什么,不能做什么?你如何借助它完成给定的设计任务。

    板式塔工艺计算步骤

    1.物料衡算(手算)

    目的:求解 aspen 简捷设计模拟的输入条件。

    内容:(1) 组份分割,确定是否为清晰分割;

    (2)估计塔顶与塔底的组成。

    得出结果:塔顶馏出液的中关键轻组份与关键重组份的回收率

    参考:《化工原理》有关精馏多组份物料平衡的内容。

    2.用简捷模块(DSTWU)进行设计计算

    目的:结合后面的灵敏度分析,确定合适的回流比和塔板数。

    方法:选择设计计算,确定一个最小回流比倍数。

    得出结果:理论塔板数、实际板数、加料板位置、回流比,蒸发率等等 RadFarce 所需要的所有数据。

    3.灵敏度分析

    目的:1.研究回流比与塔板数的关系(NT-R),确定合适的回流比与塔板数。

    2.研究加料板位置对产品的影响,确定合适的加料板位置。

    方法:可以作回流比与塔板数的关系曲线(NT-R),从曲线上找到你所期望的回流比及塔板数。

    得到结果:实际回流比、实际板数、加料板位置。

    4. 用DSTWU再次计算

    目的:求解aspen塔详细计算所需要的输入参数。

    方法:依据步骤3得到的结果,进行简捷计算。

    得出结果:加料板位置、回流比,蒸发率等等 RadFarce 所需要的所有数据。

    5. 用详细计算模块(RadFrace)进行初步设计计算

    目的:得出结构初步设计数据。

    方法:用 RadFrace 模块的Tray Sizing(填料塔用PAking Sizing),利用第4步(DSTWU)得出的数据进行精确设计计算。

    主要结果:塔径。

    6. 核算

    目的:确定工艺计算的最后结果。

    方法:对第 5 步的计算结果(如:塔径等)按设计规范要求进行必要的圆整,用 RateFrace 模块的Tray Rating(填料塔用PAking Sizing),对塔进行设计核算。

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