正戊烷正己烷分離過程篩板精餾塔方案萬噸(正己烷)

《化工原理課程設(shè)計(jì)》報(bào)告正戊烷-正己烷分別100正己烷設(shè)計(jì)者姓名設(shè)計(jì)單位完成日期

三年級091林桂鵬化學(xué)化工學(xué)院20231231名目\l“_TOC_250047“一、概述… 4\l“_TOC_250046“設(shè)計(jì)依據(jù) 4\l“_TOC_250045“技術(shù)來源 4\l“_TOC_250044“設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 5\l“_TOC_250043“操作壓力 5\l“_TOC_250042“二、流程確實(shí)定和說明……………5\l“_TOC_250041“加料方式 5\l“_TOC_250040“進(jìn)料狀態(tài) 6\l“_TOC_250039“冷凝方式 6\l“_TOC_250038“加熱方式 6\l“_TOC_250037“三、設(shè)計(jì)計(jì)算………………………6\l“_TOC_250036“最小回流比及操作回流比確實(shí)定 7\l“_TOC_250035“進(jìn)料液量、釜?dú)堃毫考凹訜嵴羝康挠?jì)算 7\l“_TOC_250034“理論塔板層數(shù)確實(shí)定 8\l“_TOC_250033“全塔效率的估算 8\l“_TOC_250032“實(shí)際塔板數(shù) 9\l“_TOC_250031“四、精餾塔主題尺寸的計(jì)算 9\l“_TOC_250030“精餾段與提餾段的體積流量 9\l“_TOC_250029“精餾段 10\l“_TOC_250028“提餾段 11\l“_TOC_250027“塔徑的計(jì)算 11\l“_TOC_250026“塔高的計(jì)算 13\l“_TOC_250025“五、塔板結(jié)構(gòu)尺寸 的 定 14\l“_TOC_250024“溢流裝置計(jì)算 14\l“_TOC_250023“5.1.1堰長： 14\l“_TOC_250022“溢流堰高度： 14弓形降液管寬度和截面積： 14\l“_TOC_250021“降液管底隙高度： 15\l“_TOC_250020“塔板布置 15\l“_TOC_250019“塔板的分塊： 15\l“_TOC_250018“邊緣區(qū)寬度 確定： 15\l“_TOC_250017“開孔區(qū)面積 計(jì)算： 16篩 孔 計(jì) 算 及 其 排列： 16\l“_TOC_250016“六、篩板的流體力 學(xué) 驗(yàn)算 17\l“_TOC_250015“塔板壓降 17\l“_TOC_250014“干板阻力計(jì)算： 17\l“_TOC_250013“氣體通過液層的阻力計(jì)算： 17\l“_TOC_250012“液體外表張力的阻力計(jì)算： 17\l“_TOC_250011“液面落差 18\l“_TOC_250010“液沫夾帶 18\l“_TOC_250009“6.4漏液 18\l“_TOC_250008“6.5液泛 19\l“_TOC_250007“七、塔板負(fù)荷性能圖 19\l“_TOC_250006“漏液線 19\l“_TOC_250005“液沫夾帶線 20\l“_TOC_250004“液相負(fù)荷下限線 21\l“_TOC_250003“液相負(fù)荷上限線 21\l“_TOC_250002“液泛線 21\l“_TOC_250001“八、設(shè)計(jì)一覽表 23\l“_TOC_250000“九、參考資料 23一、概述板上液面落差小，氣體壓降低，生產(chǎn)力量較大；氣體分散均勻，傳質(zhì)效率高的優(yōu)點(diǎn)。板式塔內(nèi)設(shè)置肯定數(shù)量的塔板，氣體以鼓泡或噴射形式穿過板上的液層，進(jìn)展傳質(zhì)與傳熱。在正常操作狀況下，氣相為分散相，液相為連續(xù)相，氣相組成呈階梯變化，屬逐級接觸逆流操作過程。氣體在壓差推動下，經(jīng)均布在塔板上的開孔由下而上穿過各層塔板后由塔頂排出，在每塊塔板上皆貯有肯定的液體，氣體穿過板上液層時(shí)兩相接觸進(jìn)展傳質(zhì)。在生成的氣相中，混合物的組成將發(fā)生轉(zhuǎn)變，相對揮發(fā)度大的輕相在氣相中得到富集，而相對揮發(fā)度小的重相則在液相中富集，從而到達(dá)分別提純的目的。整個(gè)過程熵增為負(fù)，需外界供給能量。在化工、煉油和石油化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中,塔設(shè)備作為分別過程工藝設(shè)備,在蒸,在整,21%,石油煉廠中約。假設(shè)就單元裝置而論,塔設(shè)備所占比重往往更75.7%。此外,蒸餾用塔的能量消耗巨大,也是眾所周知的。故塔設(shè)備對產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、本錢乃至能源消耗都有著至關(guān)重要的影響。因而強(qiáng)化塔設(shè)備來強(qiáng)化生產(chǎn)操作是生產(chǎn)、設(shè)計(jì)人員格外關(guān)心的課題。設(shè)計(jì)依據(jù)算。技術(shù)來源計(jì)算法對于連續(xù)精餾塔是最常承受的，我們此次所做的計(jì)算也承受嚴(yán)格計(jì)算法。設(shè)計(jì)任務(wù)及要求-正己烷0.5<摩爾分?jǐn)?shù)〕摩爾分?jǐn)?shù)〕0.04<摩爾分?jǐn)?shù)〕其中正乙烷和正戊烷的根本數(shù)值如以下圖①石油化工根底數(shù)據(jù)手冊.pdf操作壓力101.3kPa塔底壓力二、流程確實(shí)定和說明加料方式以得到穩(wěn)定流量，但要求搭建塔臺，增加根底建設(shè)費(fèi)用：泵加料屬于強(qiáng)制進(jìn)料方式，本次加料可選泵加料。泵和自動調(diào)整裝置協(xié)作掌握進(jìn)料。進(jìn)料狀態(tài)汽進(jìn)料等。泡點(diǎn)進(jìn)料對塔操作便利，不受季節(jié)氣溫影響。餾段塔徑根本相等。計(jì)起來難度相對加大，所以承受泡點(diǎn)進(jìn)料。冷凝方式再次冷凝，制造設(shè)備較為簡潔，為節(jié)約資金，選全凝器。加熱方式承受間接加熱，由于塔釜設(shè)了再沸器，故承受間接加熱。三、設(shè)計(jì)計(jì)算原料液的摩爾組成：=0.50.8598， =0.00043.1最小回流比及操作回流比確實(shí)定點(diǎn)，由點(diǎn)可讀得

0.5,過點(diǎn)e<0.5，0.5〕做直線=，因此：

0.5交平衡線于可取回流比進(jìn)料液量、釜?dú)堃毫考凹訜嵴羝康挠?jì)算3.0萬頓，出去每年的設(shè)備維護(hù)及放假時(shí)間，每30024100頓所以塔頂?shù)牧髁繛椋河扇奈锪虾馑惴匠炭蓪懗觯航獾茫豪碚撍鍖訑?shù)確實(shí)定精餾段操作線方程：提餾段操作線方程：q線方程：在 相圖中分別畫出上述直線，利用圖解法可以求出：塊<含塔釜〕154塊。全塔效率的估算用奧康奈爾法( >對全塔效率進(jìn)展估算：由相平衡方程式 可得依據(jù)乙醇~水體系的相平衡數(shù)據(jù)可以查得：(塔頂?shù)谝粔K板>(加料板>(塔釜>因此可以求得：全塔的相對平均揮發(fā)度：全塔的平均溫度：在溫度 由于所以，全塔液體的平均粘度：全塔效率實(shí)際塔板數(shù)塊(含塔釜>其中，精餾段的塔板數(shù)為： 塊四、精餾塔主題尺寸的計(jì)算精餾段與提餾段的體積流量精餾段3，由表中數(shù)據(jù)可知：液相平均摩爾質(zhì)量：液相平均溫度：位置3精餾段的數(shù)據(jù)進(jìn)料板塔頂<第一塊板〕質(zhì)量分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù)/kg/kmol溫度/℃84.2678.23所以，精餾段的液相負(fù)荷4。名稱4精餾段的汽液相負(fù)荷液相汽相/kg/kmol32.152637.1059平均密度/kg/m3822.40731.2767體積流量/m3/h12.0556<0.0033m3/s〕12849.5607<3.5693m3/s〕提餾段5，承受與精餾段一樣的計(jì)算方法可以得到提6。5提餾段的數(shù)據(jù)位置 塔釜質(zhì)量分?jǐn)?shù)

進(jìn)料板摩爾分?jǐn)?shù)摩爾質(zhì)量/kg/kmol溫度/℃

99.90536提餾段的汽液相負(fù)荷

84.2277名稱液相汽相平均摩爾質(zhì)量/kg/kmol20.268025.1176平均密度/kg/m3914.24740.8387體積流量/m3/h23.2184<0.0064m3/s〕13240.5390(3.6779m3/s>塔徑的計(jì)算塔徑可以由下面的公式給出：由于適宜的空塔氣速。取塔板間距 功能參數(shù)：

，因此，需先計(jì)算出最大允許氣速，那么分別空間：從史密斯關(guān)聯(lián)圖查得：張力：精餾段：

，由于 ，需先求平均外表乙醇外表張力：水外表張力：由于 ，所以所以：塔截面積：空塔氣速：塔高的計(jì)算實(shí)際塔板數(shù)為 塊，板間距 液較為清潔，無需常常清洗，可取每隔8塊板設(shè)一個(gè)人孔，則人孔的數(shù)目S為：個(gè)人孔的高度為 ，故精餾塔的有效高度為：五、塔板構(gòu)造尺寸確實(shí)定溢流裝置計(jì)算因塔徑 ，可選用單溢流弓形降液管，承受凹形受液盤。堰長：取溢流堰高度：由 ，選用平直堰，堰上液層高度 的計(jì)算：近似取 ,則取板上清液層高度 ，故弓形降液管寬度由 ,查圖得：

和截面積：，驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即：故降液管設(shè)計(jì)合理。降液管底隙高度：取降液管底隙的流速 ，則故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。選用凹形受液盤，深度 。塔板布置塔板的分塊：因 ，故塔板承受分塊式。查表得，塔極分為5塊。邊緣區(qū)寬度確定：取 ， 。開孔區(qū)面積計(jì)算：篩孔計(jì)算及其排列：本設(shè)計(jì)所處理的物系無腐蝕性，可選用 碳鋼板，取篩孔直徑。篩孔按正三角形排列，取孔中心距為：篩孔數(shù)目為：個(gè)開孔率為：篩孔氣速：六、篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算塔板壓降干板阻力計(jì)算：由 ，查圖得：故 液柱氣體通過液層的阻力計(jì)算：查圖得，故 液柱液體外表張力的阻力計(jì)算：液柱氣體通過每層塔板的液柱高度為：液柱氣體通過每層塔板的壓降為：<設(shè)計(jì)允許值〕液面落差影響。液沫夾帶故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)。漏液故在本設(shè)計(jì)中無明顯漏液。液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高 應(yīng)聽從以下關(guān)系，即乙醇-水物系屬于一般物系，取 ，則板上不設(shè)進(jìn)口堰。液柱，故在本設(shè)計(jì)中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象。七、塔板負(fù)荷性能圖漏液線由得：整理得

值，依上式計(jì)算出值。計(jì)算結(jié)果列于下表：0.00060.00150.00300.00451.90071.93831.98562.0243由表數(shù)據(jù)即可作出漏液線<1〕。液沫夾帶線以 為限，求 關(guān)系如下：整理得：

值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表：0.00060.00150.00300.00454.85054.70724.52314.3686由表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線<2〕。液相負(fù)荷下限線對于平直堰，取堰上液層高度 作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線<3〕。液相負(fù)荷上限線以 作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限。故據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線<4〕。液泛線令由聯(lián)立得：無視，將 與， 與關(guān)系式代入上式，整理得：代入整理得：0.0006

0.0015

值，計(jì)算結(jié)果列于下表：0.0030 0.00457.1094 6.9741 6.7808 6.5936<5〕。依據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖。該篩板的操作上限為液泛掌握，下限為漏液掌握。由圖查得：，故操作彈性為：八、設(shè)計(jì)一覽表序號工程數(shù)值序號工程數(shù)值1平均溫度/℃81.2517邊緣區(qū)寬度/m0.0502平均壓力/kPa117.218開孔區(qū)面積/㎡2.14123氣相流量Vs/(m3/s>3.569319篩孔直徑/m0.0054液相流量Ls/(m3/s>0.003320篩孔數(shù)目109915塔的有效高度Z/m16.421孔中心距/m0.0156實(shí)際塔板數(shù)4322開孔率/%10.17塔徑/m223空塔氣速/(m/s>1.13678板間距0.4024篩孔氣速/(m/s>16.504