化工原理课程设计-处理量180kmolh乙烯乙烷精馏装置设计.doc

前言
本设计说明书包括概述、流程简介、精馏塔、再沸器、辅助设备、管路设计和控制方案共七章。
说明中对精馏塔的设计计算做了详细的阐述,对于再沸器、辅助设备和管路的设计也做了正确的说明。
鉴于设计者经验有限,本设计中还存在许多错误,希望各位老师给予指正
感谢老师的指导和参阅!
处理量180kmol/h乙烯乙烷精馏装置设计
目录
概述……………………………………………………………2
流程简介………………………………………………………4
精馏塔工艺设计………………………………………………6
再沸器的设计…………………………………………………16
辅助设备的设计………………………………………………26
管路设计………………………………………………………30
控制方案………………………………………………………31
设计心得及总结………………………………………………………32
附录一主要符号说明…………………………………………………33
附录二参考文献………………………………………………………36
概述
精馏是分离过程中的重要单元操作之一,所用设备主要包括精馏塔及再沸器和冷凝器。
精馏塔
精馏塔是一圆形筒体,塔内装有多层塔板或填料,塔中部适宜位置设有进料板。两相在塔板上相互接触时,液相被加热,液相中易挥发组分向气相中转移;气相被部分冷凝,气相中难挥发组分向液相中转移,从而使混合物中的组分得到高程度的分离。
简单精馏中,只有一股进料,进料位置将塔分为精馏段和提馏段,而在塔顶和塔底分别引出一股产品。精馏塔内,气、液两相的温度和压力自上而下逐渐增加,塔顶最低,塔底最高。
本设计为浮阀塔,筛板的突出优点是操作弹性大,生产能力大,塔板效率高,不易漏液。但长期使用后由于频繁活动而易脱落或被卡住,操作时常。然而总体来讲浮阀塔板性能优越,具有显著特点,所以受到人们广泛关注。
再沸器
作用:用以将塔底液体部分汽化后送回精馏塔,使塔内气液两相间的接触传质得以进行。
本设计采用立式热虹吸式再沸器,它是一垂直放置的管壳式换热器。液体在自下而上通过换热器管程时部分汽化,由在壳程内的载热体供热。
立式热虹吸特点:
▲循环推动力:釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。
▲结构紧凑、占地面积小、传热系数高。
▲壳程不能机械清洗,不适宜高粘度、或脏的传热介质。
▲塔釜提供气液分离空间和缓冲区。
冷凝器(设计从略)
用以将塔顶蒸气冷凝成液体,部分冷凝液作塔顶产品,其余作回流液返回塔顶,使塔内气液两相间的接触传质得以进行,最常用的冷凝器是管壳式换热器。
第二章方案流程简介
精馏装置流程
精馏就是通过多级蒸馏,使混合气液两相经多次混合接触和分离,并进行质量和热量的传递,使混合物中的组分达到高程度的分离,进而得到高纯度的产品。
流程如下:
原料(乙稀和乙烷的混合液体)经进料管由精馏塔中的某一位置(进料板处)流入塔内,开始精馏操作;当釜中的料液建立起适当液位时,再沸器进行加热,使之部分汽化返回塔内。气相沿塔上升直至塔顶,由塔顶冷凝器将其进行全部或部分冷凝。将塔顶蒸气凝液部分作为塔顶产品取出,称为馏出物。另一部分凝液作为回流返回塔顶。回流液从塔顶沿塔流下,在下降过程中与来自塔底的上升蒸气多次逆向接触和分离。当流至塔底时,被再沸器加热部分汽化,其气相返回塔内作为气相回流,而其液相则作为塔底产品采出。
工艺流程
物料的储存和运输
精馏过程必须在适当的位置设置一定数量不同容积的原料储罐、泵和各种换热器,以暂时储存,运输和预热(或冷却)所用原料,从而保证装置能连续稳定的运行。
必要的检测手段
为了方便解决操作中的问题,需在流程中的适当位置设置必要的仪表,以及时获取压力、温度等各项参数。
另外,常在特定地方设置人孔和手孔,以便定期的检测维修。
3) 调节装置
由于实际生产中各状态参数都不是定值,应在适当的位置放置一定数量的阀门进行调节,以保证达到生产要求,可设双调节,即自动和手动两种调节方式并存,且随时进行切换。
设计条件
工艺条件:
饱和液体进料,进料乙烯含量xf=65%(摩尔百分数)
塔顶乙烯含量 xD=99%,釜液乙烯含量 xw≤1%,。
:
1)塔顶操作压力: P=(表压)
2)加热剂及加热方法:加热剂——热水
加热方法——间壁换热
3)冷却剂: 液氨
4)回流比系数: R/Rmin=
: 浮阀
: F=180kmol/h
: 大连
: 塔底
第三章精馏塔工艺设计
第一节设计条件
工艺条件:
饱和液体进料,进料乙稀含量xf=65%(