【優(yōu)秀畢設(shè)】分離工程脫乙烷塔課程設(shè)計(jì)

1、河南城建學(xué)院分離工程課程設(shè)計(jì)一 綜述1.1 塔設(shè)備簡(jiǎn)述在化學(xué)工業(yè)和石油工業(yè)中廣泛應(yīng)用的諸如吸收、 解吸、 精餾、 萃取等單元操 作中，氣液傳質(zhì)設(shè)備必不可少。 塔設(shè)備就是使氣液成兩相通過精密接觸達(dá)到相際 傳質(zhì)和傳熱目的的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一。塔設(shè)備一般分為級(jí)間接觸式和連續(xù)接觸式兩大類。 前者的代表是板式塔， 后 者的代表則為填料塔，在各種塔型中，當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的是篩板塔與浮閥塔。篩板塔在十九世紀(jì)初已應(yīng)用與工業(yè)裝置上， 但由于對(duì)篩板的流體力學(xué)研究很 少，被認(rèn)為操作不易掌握，沒有被廣泛采用。五十年代來，由于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐， 對(duì)篩板塔作了較充分的研究并且經(jīng)過了大量的工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐， 形成了較完善的設(shè) 計(jì)方法。

2、篩板塔和泡罩塔相比較具有下列特點(diǎn)：生產(chǎn)能力大于 10.5%，板效率提 高產(chǎn)量 15%左右；而壓降可降低 30%左右；另外篩板塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，消耗金屬少， 塔板的造價(jià)可減少 40%左右；安裝容易，也便于清理檢修。當(dāng)前各煉廠的氣體分離裝置大部分仍然采用精餾分離?；どa(chǎn)中所 處理的原料中間產(chǎn)物和粗產(chǎn)品等幾乎都是由若干組分組成的混合物，蒸餾 是分離液體混合物的典型單元操作。低沸點(diǎn)烴類混合物是利用精餾方法使 混合物得到分離的，其基本原理是利用被分離的各組分具有不同的揮發(fā) 度，即各組分在同一壓力下具有不同的沸點(diǎn)將其分離的。其實(shí)質(zhì)是不平衡 的汽液兩相在塔盤上多次逆向接觸， 多次進(jìn)行部分汽化和部分冷凝， 傳質(zhì)、

3、 傳熱，使氣相中輕組分濃度不斷提高，液相中重組分濃度不斷提高，從而 使混合物得到分離。塔設(shè)備是能夠?qū)崿F(xiàn)蒸餾的氣液傳質(zhì)設(shè)備， 廣泛應(yīng)用于化工、 石油化工、 石油等工業(yè)中，其結(jié)構(gòu)形式基本上可以分為板式塔和填料塔兩大類。板式 塔用途較廣，它是逐級(jí)接觸式的氣液傳質(zhì)設(shè)備。浮閥塔于 50 年代初期在 工業(yè)上開始推廣使用，由于它兼有泡罩塔和篩板塔的優(yōu)點(diǎn)，已成為國內(nèi)應(yīng) 用最廣泛的塔型，特別是在石油、化學(xué)工業(yè)中使用最普遍，對(duì)其性能研究 也較充分。浮閥塔板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在塔板上開有若干大孔，每個(gè)孔上裝有一個(gè)可 以上、下浮動(dòng)的閥片，浮閥的型式很多，目前國內(nèi)最常用型式的為F1 型和V-4 型。 F1 型浮閥的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、

4、制造方便、節(jié)省材料、性能良好，廣泛用 于化工及煉油生產(chǎn)中，現(xiàn)已列入部頒標(biāo)準(zhǔn)( JB1118-68 )。操作時(shí)，由閥孔 上升的氣流，經(jīng)過閥片與塔板的間隙與塔板上橫流的液體接觸，浮閥開度 隨氣體負(fù)荷而變，當(dāng)氣量很小時(shí)，氣體仍能通過靜止開度的縫隙而鼓泡。1.2 我國化工工藝發(fā)展 我國石油工業(yè)具有一定的水平，但還是一個(gè)發(fā)展中的國家 , 擺在我們 石油工作者面前的任務(wù)是繁重的。煉油工業(yè)要對(duì)現(xiàn)有的煉油廠進(jìn)行技術(shù)改 造，繼續(xù)堅(jiān)持“自力更生，革新挖潛，全面提高，綜合利用，大搞化工原 料，趕超世界先進(jìn)水平”的發(fā)展方針。要立足現(xiàn)有基礎(chǔ)，搞好一、二次加 工和系統(tǒng)工程的配套，擴(kuò)大綜合生產(chǎn)能力 ; 要革新工藝，革新技術(shù)

5、，革新設(shè) 備，把老裝置開出新水平 ; 要發(fā)展加氫技術(shù)，發(fā)展新型催化劑和添加劑，全 面提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加品種 ; 要開展綜合利用，大搞三次加工，增產(chǎn)有機(jī)化 工原料 ; 要充分利用熱能， 大力降低消耗， 各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)要?jiǎng)?chuàng)出新水平 要治理“三廢”，保護(hù)環(huán)境，為實(shí)現(xiàn)趕超世界先進(jìn)水平而奮斗。4二 設(shè)計(jì)方案的選擇2.1 工藝設(shè)計(jì)的原則 工藝流程設(shè)計(jì)是工藝設(shè)計(jì)的核心，在整個(gè)設(shè)計(jì)中，設(shè)備選型、工藝計(jì)算、設(shè) 備布置等工作都與工藝流程有直接關(guān)系。 只有流程確定后， 其他各項(xiàng)工作才能展 開，工藝流程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)各個(gè)方面，而各個(gè)方面的變化又反過來影響 工藝流程設(shè) 計(jì)，設(shè)置使流程發(fā)生較大的變化。因此，工藝流程設(shè)計(jì)是動(dòng)手

6、最早，而往往結(jié)束 最晚。流程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)包括兩個(gè)方面： 一是確定生產(chǎn)流程中各個(gè)生產(chǎn)過程的具 體內(nèi)容、順序和組合方式； 二是繪制工藝流程圖， 要求以圖解的形式表示生產(chǎn)過 程中，當(dāng)原料經(jīng)過各個(gè)單元操作過程得到產(chǎn)品時(shí)， 物料和能量發(fā)生的變化及其流 向，以及采用了哪些化工過程和設(shè)備， 再進(jìn)一步通過圖解形式表示出化工管道流 程和計(jì)量控制流程。選型和工藝設(shè)計(jì)的原則如下：合理性即設(shè)備必須滿足工藝一般要求， 設(shè)備與工藝流程、 生產(chǎn)規(guī)模、工藝操作條件、 工藝控制水平相適應(yīng)，又能充分發(fā)揮設(shè)備的能力。先進(jìn)性要求設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性、自控水平、生產(chǎn)能力、轉(zhuǎn)化率、收率、效率要盡可 能的達(dá)到先進(jìn)水平。安全性要求安全可靠、操

7、作穩(wěn)定、彈性好、無事故隱患 。對(duì)工藝和建筑，地基、 廠房等無苛刻要求；工人在操作時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度小，盡量避免高溫高壓操作，盡量 不用有毒有害的設(shè)備附件附料。經(jīng)濟(jì)性設(shè)備投資省， 易于加工、維修、更新，沒有特殊的維護(hù)要求， 運(yùn)行費(fèi)用減少。 引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備， 亦應(yīng)反復(fù)對(duì)比報(bào)價(jià)， 考察設(shè)備性能， 考慮是否易于被國內(nèi)消化吸 收和改進(jìn)利用，避免盲目性?？傊?，在設(shè)備的設(shè)計(jì)及選型中，要綜合考慮合理性、先進(jìn)性、安全性、經(jīng)濟(jì) 性的原則，審慎的研究，認(rèn)真的設(shè)計(jì)。2.2 精餾操作對(duì)塔設(shè)備的要求精餾所進(jìn)行的是氣、 液兩相之間的傳質(zhì)， 而作為氣、 液兩相傳質(zhì)所用的塔設(shè) 備，首先必須要能使氣、 液兩相得到充分的接觸， 以達(dá)到較高

8、的傳質(zhì)效率。 但是， 為了滿足工業(yè)生產(chǎn)和需要，塔設(shè)備還得具備下列各種基本要求：(1)氣、液處理量大，即生產(chǎn)能力大時(shí)，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔 液或液泛等破壞操作的現(xiàn)象。(2 )操作穩(wěn)定，彈性大，即當(dāng)塔設(shè)備的氣、液負(fù)荷有較大范圍的變動(dòng)時(shí)， 仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作并應(yīng)保證長(zhǎng)期連續(xù)操作所必須具有的 可靠性。(3 )流體流動(dòng)的阻力小，即流體流經(jīng)塔設(shè)備的壓力降小，這將大大節(jié)省動(dòng) 力消耗，從而降低操作費(fèi)用。 對(duì)于減壓精餾操作， 過大的壓力降還將使整個(gè)系統(tǒng) 無法維持必要的真空度，最終破壞物系的操作。(4 )結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料耗用量小，制造和安裝容易。(5 )耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。(6 )塔內(nèi)的滯留量要小。2.2.1 板式塔類型：氣液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔為逐級(jí)接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備，其種類繁多，根據(jù) 塔板上氣液接觸元件的不同， 可分為泡罩塔、 浮閥塔、篩板塔、穿流多孔板塔、 舌形塔、浮動(dòng)舌形塔和浮動(dòng)噴射塔等多種。板式塔在工業(yè)上最早使用的是泡罩塔 (1813 年) 、篩板塔(1832 年)，其后，特別 是在本世紀(jì)五十年代以后， 隨著石油、 化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展， 相繼出現(xiàn)了大 批新型塔板，如S型板、浮閥塔板、多降液管篩板、舌形塔板、穿