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    筛板精馏塔课程设计心得体会

    时间:2017-06-19来源:写论文网 本文已影响

    相关热词搜索:精馏 筛板 心得体会 课程设计 课程设计筛板式精馏塔 丙烯筛板精馏塔的设计

    篇一: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

    一、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。

    工业上对塔设备的要求:(1)生产能力大;(2)传质传热效率高;(3)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,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。

    35/46.07=0.1740; 35/46.07+65/18.02

    94/46.07XD==0.86; 94/46.07+6/18.02

    0.05/46.07XW==0.000197; 0.05/46.07+99.95/18.02XF=

    (二)平均分子量。

    MF=0.174?46.07+(1-0.174)?18.02=22.9;

    MD=0.860?46.07+(1-0.860)?18.02=42.143;

    MW=0.000197?46.07+(1-0.000197)?18.02=18.026;

    (三)物料衡算 。

    ,,,总物料衡算:D+W=F=4166.7;

    ,,易挥发组分物料衡算: 0.94D+0.005 W=0.35?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Et

    Et=0.49(αμ)-0.25?1.1=0.4481?1.1=0.493;(其中α=4.03,μ=0.35747)

    (二)由后面的(附录-3)的程序得出理论塔板数N理=54;

    实际塔板数:N实=N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 =81.0℃

    (三)平均分子量

    xd=y1=0.860 ; x1=0.710 ;

    塔顶: MVDM=0.860?46.07+(1-0.860)?18.02=42.14 kg/kmol ;

    MLDM=0.710?46.07+(1-0.710)?18.02=37.94 kg/kmol ;

    进料塔:MVFM=0.183?46.07+(1-0.183) ?18.02=23.15 kg/kmol;

    MVFM=0.174?46.07+(1-0.174) ?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=(23.15+22.90)/2=23.03 kg/kmol;

    (四)精馏段气液负荷计算

    V=(R+1)?D=(2.38+1)?36.78=124.32kmol/h

    Vs=V?MVM精/(3600?ρVM精)=0.59 m/s ; 3

    L=R?D=2.38?36.78=87.54 kmol/h ;

    3LS=L? MLM精/(3600?ρLM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=0.35 m ;取板上液层高度hl=0.06 m ;

    HT-hl=0.35-0.06=0.29 m ;

    0.50.5(LS/VS)?(ρL/ρV)=(0.007/0.59)?(777.96/2.35)=0.0218 ;

    查图得:C20=0.059 ;

    C=C20?(δ20)0.2=0.059?(38.860.2)=0.0674 ; 20

    Umax= C?sqrt{(ρL?ρV)/ρV }=1.22 m/s ;

    取安全系数为0.70 ;则

    U=0.70?Umax=0.70?1.22=0.854 m/s ;

    D=sqrt{(4?Vs)/(π?U)}= sqrt{(4?0.59)/(3.14?0.854)}=0.938 m ; 按标准,塔径园整为1.0m ,则空塔气速为0.75 m/s ;

    (二)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,不设进口堰。各项计算如下:

    1.溢流堰长

    lW=0.6?D=0.6?1=0.6 m;

    2.出口堰高

    lW/D=0.60/1 =0.60 ;

    lh/(lh)3.5=9.04 ;

    查图知: E=1.03 ;

    2/3 2/3hOW=(2.84/1000)?E?(lh/lW)=(2.84/1000)?1.03?(2.52/0.60)=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Af

    lW/D=0.60/1 =0.60 ;

    查图知:Wd/D=0.100 ;

    Af/At=0.052;

    得: Wd=0.100?D=0.10?1.0=0.10 m ;

    Af=0.052?π?D2=0.052?0.78?1.02=0.041 m2 ; 4

    4.停留时间检验降液管面积 τ=A+Ht0.041?0.35==20.50?5s(符合要求) Lsδx

    5。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=ho/(lW?uo)=0.0007/(0.60?0.09)=0.93 m ;

    (三):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Aa

    x=D/2-(Ws+Wb)=0.5-(0.1+0.070)=0.330 m ;

    R=D/2-Wc=0.5-0.050=0.450 m ;

    Aa

    =2[π

    180?R2?sin-1x]=0.572 m2 ; R

    (四)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δ为3mm ; 取t/d0=3.0 故空中心距:t=3.0?5.0=15.0 mm ;

    1158?1031158?103

    ?Au=?0.572=2944孔 ;1.筛孔数:n=22t15

    2.开孔率:?=Ao0.9070.907%===10.1% ; tAa9()2

    u0

    2 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=10.21 m/s ;

    (五)塔有效高度

    z=(104-1)?0.35=36.05 m ;

    (六) 塔高计算

    H=(n-nF-np-1)?HT+nF?HF+np?Hp+HD+HB =(101-1-14-1)?0.35+1?0.2+14?0.6+4

    =32.9+0.2+8.4+4=45.5 m ;

    其中H:塔高 ; HF:进料板处板间距 ;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hp

    hp=hc+hl+hδ ;

    1.干板压降相当于液体高度hc

    hc=0.051(u02ρv11.5522.92=0.051?(=0.0351 m ; ))?c0ρl0.84802.9

    其中由d0/δ=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hl ua=Vs0.59==0.790 m/s ; AT-AF0.788-0.041

    Fa=ua

    =1.46 ; 由图查得上液层充气系数ε0=0.625 hl=ε0?hL=ε0?(hW+how)=0.625?(0.052+0.008)=0.0375 m ;

    3.克服液体表面张力压降相当的液柱高度 4σ4?38.86?10-3

    ==0.00407 m ; hσ=ρlgd0777.9?9.8?0.005

    由hp=hc+hl+hδ=0.0228+0.0375+0.00407=0.064 m ; 故单板压降:?pp=hpgρl=0.064?777.9?9.81=491pa?0.7kp 在设计允许范围内。

    篇二:化工原理课程设计_苯-甲苯筛板精馏塔分离

    化工原理课程设计

    ------------苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计

    目录

    一 序 言 ...................................................................................................................... 2 二 板式精馏塔设计任务书五 .................................................................................... 2 三 设计计算 ................................................................................................................ 3

    1.1 设计方案的选定及基础数据的搜集 .............................................................. 3 1.2 精馏塔的物料衡算 .......................................................................................... 6 1.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 ................................................ 11 1.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 ........................................................................ 15 1.5 塔板主要工艺尺寸的计算 ............................................................................ 17 1.6 筛板的流体力学验算 .................................................................................... 19 1.7 塔板负荷性能图 ............................................................................................ 22 四 设计结果一览表 .................................................................................................. 28 五 板式塔得结构与附属设备 .................................................................................. 29

    5.1附件的计算 ..................................................................................................... 29

    5.1.1接管 ....................................................................................................... 29 5.1.2冷凝器 ................................................................................................... 31 5.1.3 再沸器 .................................................................................................. 31 5.2 板式塔结构 .................................................................................................. 32 六 参考书目 .............................................................................................................. 34 七 设计心得体会 ...................................................................................................... 34 八 附录 ...................................................................................................................... 36

    一 序 言

    化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程(《物理化学》,《化工制图》等)所学知识,完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学,是理论联系实际的桥梁,在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计,要求更加熟悉工程设计的基本内容,掌握化工单元操作设计的主要程序及方法,锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力,问题分析能力,思考问题能力,计算能力等。

    精馏是分离液体混合物(含可液化的气体混合物)最常用的一种单元操作,在化工,炼油,石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下(有时加质量剂),使气液两相多次直接接触和分离,利用液相混合物中各组分的挥发度的不同,使易挥发组分由液相向气相转移,难挥发组分由气相向液相转移,实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求,精馏操作可以是连续的或间歇的,有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计,即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯,采用连续操作方式,需设计一板式塔将其分离。

    二 板式精馏塔设计任务书

    一、设计题目

    苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计。 二、设计任务

    (1)原料液中苯含量:质量分率=75%(质量),其余为甲苯。 (2)塔顶产品中苯含量不得低于98%(质量)。

    (3)残液中苯含量不得高于8.5%(质量)。 (4)生产能力:90000 t/y苯产品,年开工310天。 三、操作条件

    (1)精馏塔顶压强:4.0kPa(表压)(2)进料热状态:自选 (3)回流比:自选。(4)单板压降压:≯0.7kPa 四、设计内容及要求

    (1)设计方案的确定及流程说明 (2)塔的工艺计算

    (3)塔和塔板主要工艺尺寸的设计

    塔高、塔径以及塔板结构尺寸的确定;塔板的流体力学验算;塔板的负荷性能图。 (4)编制设计结果概要或设计一览表 (5)辅助设备选型与计算

    (6)绘制塔设备结构图:采用绘图纸徒手绘制 五、时间及地点安排

    (1)时间:2011.6.20~2011.7.3(第18周~第19周) (2)地点:明德楼A318(1)教室 六、参考书目

    [1]谭天恩?化工原理(第二版)下册?北京:化学工业出版社,1998 [2]何潮洪,冯霄?化工原理?北京:科学出版社,2001

    [3]柴诚敬,刘国维?化工原理课程设计?天津:天津科学技术出版社,1994 [4

    筛板精馏塔课程设计心得体会

    ]贾绍义,柴敬诚?化工原理课程设计?天津:天津大学出版社,2002

    三 设计计算

    1.1 设计方案的选定及基础数据的搜集

    本设计任务为分离苯一甲苯混合物。由于对物料没有特殊的要求,可以在常

    压下操作。对于二元混合物的分离,应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料,将原料液通过预热器加热至泡点后送人精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝,冷凝液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至储罐。

    该物系属易分离物系,最小回流比较小,故操作回流比取最小回流比的1.8倍。塔底设置再沸器采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。其中由于蒸馏过程的原理是多次进行部分汽化和冷凝,热效率比较低,但塔顶冷凝器放出的热量很多,但其能量品位较低,不能直接用于塔釜的热源,在本次设计中设计把其热量作为低温热源产生低压蒸汽作为原料预热器的热源之一,充分利用了能量。

    塔板的类型为筛板塔精馏,筛板塔塔板上开有许多均布的筛孔,孔径一般为3~8mm,筛孔在塔板上作正三角形排列。筛板塔也是传质过程常用的塔设备,它的主要优点有:

    (1) 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。

    (2) 处理能力大,比同塔径的泡罩塔可增加10~15%。 (3) 塔板效率高,比泡罩塔高15%左右。

    (4) 压降较低,每板压力比泡罩塔约低30%左右。 筛板塔的缺点是:

    (1) 塔板安装的水平度要求较高,否则气液接触不匀。 (2) 操作弹性较小(约2~3)。

    (3) 小孔筛板容易堵塞。 下图是板式塔的简略图:

    表3 常温下苯—甲苯气液平衡数据([2]:例1—1附表2)

    表4 纯组分的表面张力([1]:附录图7)

    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 ............................................................................................................. 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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