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过程工艺与设备课程设计
丙烯—丙烷精馏塔设计

班 级 ：09级高分子1班

姓 名 ：赵健

学 好 ：20092412844

指导老师：刘诗丽

设计日期：2012-2-20至2012-2-29

目录
前言
第一章 ：任务书
第二章 ：数据求算过程
第三章 ：溢流装置的设计
第四章 ：塔盘布置
第五章 ：塔盘流动性能的校核
第六章 ：负荷性能图

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等内容。
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。
鉴于本人经验有限，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！

第一章：任务书————设计条件
1、工艺条件： 饱和液体进料 ；
进料丙烯含量（摩尔百分数）xf＝65％ ；
塔顶丙烯含量xD＝98％；
釜液丙烯含量xw＝2％ ；
总板效率为0.6；
2、操作条件 ： 塔顶操作压力为1.62MPa(表压)；
3、其他条件 ： 塔设计位置在塔顶 ；
踏板形式为筛板 ；
处理量90Kmol/h ；
回流比系R/Rmin=1.6；
用3#图纸绘制带控制点的工艺流程图及精馏塔工艺条件图；
4、 物性数据：定性温度T取塔顶温度TD=316.1K，塔底温度T2=325.23K的平均温度320.65K，
液相
密度
表面张力
丙烯
474.8
4.76
丙烷
460.92
4.75
气相
密度
表面张力
丙烯
31

丙烷
32.1

液相密度
气相密度
液相表面张力：

第二章 ：数据求算过程：
1、的确定：
假设塔顶温度为316.1K，压力为1.62MPa（表压），则根据“烃类的p--T--K图”可知，，1721.33/101.33 的压力下，=1.08，，所以
假设塔底温度为325.23K，压力为1.76MPa（表压），则根据“烃类的p--T--K图”可知，
在，1861.33/101.33的压力下，，所以
所以
2、R的确定：R/Rmin=1.8
又
是q线与平衡线的交点坐标，因为是 饱和液体进料 ，q=1，
所以q线方程为, 平衡线方程为
联立可得 =0.65， =0.679；
所以；
所以 R=1.8Rmin =1.810.38=18.68
因此可以确定精馏段方程为：

提留段的方程：因为q=1,所以
其中 ，所以
=
3、塔板的计算：
(1) 利用编程计算：
已知平衡方程
精馏段方程
提馏段方程=1.03Xm-0.000528
根据程序运算所需理论塔板数：程序如下：
#include<stdio.h>
#include<math.h>
int main ()
{float x,y,f,R,a;
int i=1;
scanf("%f%f%f",&a,&R,&f);
x=0.98/(a-(a-1)*0.98);
while(x>0.65)
{y=(R*x)/(R+1)+0.98/(R+1);
x=y/(a-(a-1)*y);
i++;}
printf ("进料板为第%d块",i);
while(x>0.02)
{y=(R+f)*x/(R+1)-(f-1)*0.02/(R+1);
x=y/(a-(a-1)*y);i++;}
printf("\n");
printf ("理论塔板数为%d块",i);}
运行后可知结果：进料板为第39块；
总的理论塔板数为85块；
又已知总板效率为0.6；所以 实际塔板数为85/0.6=142；
（2） 利用吉利兰关联图估算理论塔板数：
已知R=18.68；Rmin=10.38
则
由吉利兰关联图可查得：
又已知=1.10 ； =1.17；
所以
又 代入数据可得：

=61
所以N=88； 则实际塔板数为88/0.6=147块；
两种方法计算的塔板数相差不到5块，所以数据基本准确。
4、塔径的计算：
已知qnF=90Kmol/h,xD=98%;； xF=65％ ；
对全塔进行物料衡 qnD+qnW=qnF
qnDxD+qnWxw=qnFxF
带入数据计算可得：qnD=59.06 Kmol/h ； qnW = 30.94 Kmol/h
气相流量=59.06 Kmol/h =2480.52kg/h=79.96/h
液相流量=30.94 Kmol/h=1361.36kg/h=2.87/h
两相流动参数
初选塔板间距
=0.45m 可得C20=0.07
因此气体负荷因子
液泛气速
取泛点率为0.8，则
操作气速
所需气体流量截面积
取，则， 故At=0.5/0.93=0.538
塔径
5、 塔高的计算：
实际塔板数142块，初选踏板间距0.45m,则塔高Z=142*0.45=63.9m；
进料处两板间距增大为0.9m,设置20个入孔，入孔处两板间距增大为0.8m；
群座取5m,塔顶空间高度1.5m，釜液上方气液分离高度取4m；
设釜液停留时间为30min,所以釜液高度：
Hw=30*60*4*qv/()=1800*4*0.3211/460/3.14/=2.33m
所以总塔高h=63.9+0.9-0.45+5+1.5+4+2.33+20*(0.8-0.45)=84m
6、数据汇总：
名称
数值
实际塔板数N
142
理论塔板数Nt
85
进料板位置Nf
39
回流比R
18.68
相对挥发度α
1.14
塔顶产品量qnd,Kmol/h
59.06
塔底产品量qnw,Kmol/h
30.94
塔顶温度tbd,°C
43.1
塔底温度tbw,°C
52.23
塔顶压力Pd,MPa
1.62（表）
塔底压力Pw,MPa
1.76（表）
塔径m
0.828m
塔高m
84m
第三章 ：溢流装置的设计
1、降液管：
由以上计算可得，降液管截面积Ad=AT*0.12=0.3052
由Ad/AT=0.12，可查图得，Lw/D=0.68;Bd/D=0.14;
所以，堰长Lw=0.68D=1.224m;堰宽Bd=0.14D=0.252m;
降液管面积=0.3052
2、 溢流堰：
溢流强度：
qvl*h'/lw=0.0206*3600/1.224=60.59<(100-130) 合格
收缩系数E近似为1，
所以，合适。取堰高hw=0.04m;
3、 受液盘和底隙：
取平行受液盘，底隙hb取0.05m;
液体流经底隙的流速， 合适；
第四章 ：塔盘布置：
1、有效传质面积：取进、出口安定区宽度；边缘宽度
根据，由《化工原理》图10.2.23可查得，
故降液管宽度
由

故，有效传质区面积
2、筛孔个数： 取筛孔直径，筛孔中心距
则开孔率
故，筛孔总截面积
筛孔气速
筛孔个数（个）

第五章 ：塔盘流动性能的校核
① 、液沫夹带量
由和泛点率0.6243，查《化工原理》图10.2.27得，
则＝kg液体/kg气体
<0.1kg液体/kg气体，符合要求。
② 、塔板阻力
由式＝，式中，根据查《化工原理》图10.2.28 得，
故，液柱

由
气体动能因子
查《化工原理》图10.2.29得塔板上液层的充气系数，
故，液柱
液柱
故，液柱
③ 、降液管液泛校核
由，取，
又液柱
则
取降液管中泡沫层的相对密度（书244）
则
，故不会产生液泛
④ 、液体在降液管中的停留时间
，满足要求
⑤ 、严重漏液校核

，满足稳定性要求
并可求得漏液点气速
各项校核均满足要求，故所设计筛板塔可用。
第六章 ：负荷性能图

参考书
1.《化工单元过程及设备课程设计》，匡国柱、史启才主编，化学工业出版社，2002年。
2.《化工物性算图手册》，刘光启、马连缃、刘杰主编，化学工业出版社，2002年。
3.《化工原理》（下册）,大连理工大学编,高等教育出版社,2002年
4、《化学化工物性数据手册》（有机卷），刘光启、马连湘、刘杰主编，化学工业出版社，2002年。
5、《石油化工基础数据手册》，卢焕章，刘光启、马连湘、刘杰主编,化学工业出版社，1982年。
6、《石油化工基础数据手册》（续篇），马沛生，化学工业出版社，1993年。
7、《石油化工设计手册》，王松汉，化学工业出版社，2002年。