年產(chǎn)10萬噸丙烯精制塔的工藝設(shè)計2.doc

年產(chǎn)10萬噸丙烯精制塔的工藝設(shè)計一、說明書(1) 丙烯生產(chǎn)概況簡述。（略）(2) 設(shè)計方案的確定與論證。（略）(3) 本設(shè)計的工藝流程圖（看附件），及流程說明（略）。(4)工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總，附屬設(shè)備一覽表，工藝管線接管尺寸匯總表，設(shè)計結(jié)果評價。（略）（5）工藝計算。（6）設(shè)備計算及選型。（略）（7）參考文獻。二、丙烯精制塔的工藝計算（1）物料衡算1. 關(guān)鍵組分按多組分精餾確定關(guān)鍵組分；揮發(fā)度高的丙烯作為輕關(guān)鍵組分在塔頂分出；揮發(fā)度低的丙烷作為重關(guān)鍵組分在塔底分出。 原始數(shù)據(jù)見表一表一原始數(shù)據(jù) 物料名稱進料組成（質(zhì)量分數(shù)/）塔頂組成（質(zhì)量分數(shù)/）塔釜組成（質(zhì)量分數(shù)/） 丙烯 92.7599.6 15.2 丙烷7.05 0.4 丁烷0.20 0 操作壓力 p=1.74mpa（表壓）。 年生產(chǎn)能力100000t丙烯 2. 計算每小時塔頂產(chǎn)量，每年的操作時間按8000h計算。 由題目給定1000000008000=12500kgh 3.計算塔釜組成 設(shè)計比丙烷重的全部在塔底，比丙烷輕的全部在塔頂。 以100kgh進料為基準，進行物料衡算見表二。表二 物料衡算 項 目 組 分進料量（kgh）餾出液量（kgh）釜液量（kgh）丙烯92.750.996d0.152w丙烷7.050.004d7.050.004d丁烷0.200.2共計100d7.250.004d0.152wf=d+w或 解得： w=8.116kgh d=1008.116191.8839 kgh 丙烷 x=丁烷x=式中 f原料液流量，kgh;d塔頂產(chǎn)品（餾出液）流量，kgh w塔底產(chǎn)品（釜殘液）流量，kgh x釜液中各組分的質(zhì)量分數(shù)。 4. 將質(zhì)量分數(shù)換算成摩爾分數(shù)按下式計算： x=式中 x液相中a組分的摩爾質(zhì)量； 、m、ma、b、c組分的摩爾質(zhì)量，kg/mol; x x x液相中a、b、c組分的質(zhì)量分數(shù)。各組分的相對分子質(zhì)量見表三表三各組分的相對分子質(zhì)量項目組分分子式相對分子質(zhì)量丙烯ch42.08丙烷ch44.09丁烷ch58.12計算舉例： 丙烯進料摩爾組成： x= =0.9310同理，計算得各組分的摩爾分數(shù)如表四表四各組分的摩爾分數(shù)項目組分項目進料塔頂產(chǎn)品塔釜液丙烯0.93100.99620.1591丙烷0.06750.00380.8223丁烷0.001500.0186共計1.00001.00001.00005. 計算進料量和塔底產(chǎn)品量因為d=12500 kgh所以 解得 w=1055.8362 kgh f=12500+1055.8362=13555.8362式中 x原料液中易揮發(fā)組分的質(zhì)量分數(shù)；x餾出液中易揮發(fā)組分的質(zhì)量分數(shù)； x釜殘液中易揮發(fā)組分的質(zhì)量分數(shù)。 6. 物料衡算計算結(jié)果見表五。表五 物料衡算組 分chchch共計 相對分子質(zhì)量42.0844.0958.12進 料 kg/h12573.0381955.686427.1117135555.8362質(zhì)量分數(shù)/%92.757.050.2100kmol/h298.788921.67580.4665320.9312摩爾分數(shù)/%93.106.750.15100塔 頂kg/h1245050012500質(zhì)量分數(shù)/%99.60.40100kmol/h295.86501.13400296.9990摩爾分數(shù)/%99.620.380100塔 釜kg/h160.4871869.375525.97361055.8362質(zhì)量分數(shù)/%15.282.342.46100kmol/h3.813819.71820.446923.9789摩爾分數(shù)/%15.1982.231.86100（2）熱量衡算（）塔溫的確定1. 確定進料溫度操作壓力為p=1.84mpa(絕對壓力)。假設(shè)：泡點進了，溫度為45，依t、p查設(shè)計參考資料1，圖1-35得到平衡常數(shù)k值。因為 所以 確定進料溫度為45，進料組成的值見表六表六 進料組成的值進料xkch0.93101.00.9310ch0.06750.90.06075ch0.00150.310.000465共計1.00002.210.992222. 確定塔頂溫度假設(shè)：塔頂露點溫度為44，同理查設(shè)計參考資料1，圖1-35得k值。塔頂物料組成的值見表七表七塔頂物料組成的值塔頂物料xkch0.99620.981.016531ch0.00380.880.004318ch00.300共計1.00002.161.020849因為 所以確定塔頂溫度為44，塔頂物料組成的值見表七。 3. 確定塔釜溫度假設(shè)：塔釜溫度為52，查設(shè)計參考資料1。圖1-35得k值。因為 誤差超過2，說明假設(shè)的溫度過高。再假設(shè)：塔釜溫度為51，查設(shè)計參考資料1。圖1-35得k值。因為 所以確定塔釜溫度為51，計算過程見表八（）（）。表八 塔釜溫度計算數(shù)據(jù)（）塔釜物料xkch0.15911.150.182965ch0.82231.050.863415ch0.01860.360.006696共計1.00002.561.053076 表八 塔釜溫度計算數(shù)據(jù)（）塔釜物料xkch0.15911.120.178192ch0.82231.000.822300ch0.01860.350.006510共計1.00002.471.007002（）全塔熱量衡算1. 冷凝器的熱量衡算按設(shè)計參考資料3，31頁式（6-27）q式中 冷凝器的熱負荷，kcal/h； 每千克塔頂蒸汽的焓，kcal/kg；每千克塔頂液產(chǎn)品的焓，kcal/kg；每千克氣相純組分的i的焓，kcal/kg； 每千克液相純組分的i的焓，kcal/kg；混合熱。=0 查設(shè)計參考資料6，158159頁圖10-4，圖10-5得 丙烯 =168.5 kcal/kgkcal/kg 丙烷=100.5 kcal/kg29 kcal/kg kcal/kgkcal/kgq=（14.5+1） =13370590.63 kcal/h =5.615710kj/h式中 每千克由冷凝器上升蒸汽的焓，kcal/kg； 每千克冷凝液的焓，kcal/kg。2、再沸器的熱量衡算 依據(jù)設(shè)計參考資料3， 32頁式（6-30），再沸器熱損失忽略不計，得q=vh =式中 q再沸器的熱負荷，kcal/h; 提餾段上升蒸汽的量，kg/h； 提餾段下降液體的量，kg/h每千克由再沸器上升的蒸汽焓，kcal/kg每千克釜液的焓，kcal/kg每千克在提餾段底層塔板m上的液體焓，kcal/kg 查設(shè)計參考資料6，158160頁圖10-4，圖10-5，圖10-6， 丙烯 =168.5 kcal/kg =99.5 kcal/kg 丙烷=102 kcal/kg =34 kcal/kg 丁烷=110.5 kcal/kg =30.5 kcal/kg =168.50.1991+1020.8223+110.50.0186 =112.7383 kcal/kg=99.50.1591+340.8223+30.50.0186 =44.3560 kcal/kgq（112.738344.3560） =13249070.63 kcal/h=5.5646kj/h 3.全塔熱量衡算依據(jù)設(shè)計參考資料3，33頁式（6-32）式中 kcal/h kcal/kg 丙烯 =168.5 kcal/kg=99.5 kcal/kg丙烷=100.5 kcal/kg=29 kcal/kg 丁烷=108 kcal/kg=26 kcal/kg 左邊= =13249070.63+94.631013555.8362 =1.5kcal/h =6.3kj/h右邊=d =1250099.2321+1055.836244.3560+8022354.375 =9.3 kcal/h =3.91kj/h 所以，左邊=右邊。（3） 塔板數(shù)的計算。（略）（4） 確定進料位置。（略）（5） 板間距離的選定和塔徑的確定。（略）(6) 浮閥塔塔板結(jié)構(gòu)尺寸確定。（略）（7） 水力學(xué)計算。（略）（8） 浮閥塔的負荷性能圖。（略）（9） 塔的附屬設(shè)備計算。（略）三、設(shè)計圖紙工藝流程圖（略）設(shè)備布置圖（略）他的裝置圖（略）四、設(shè)計參考資料1 化學(xué)工業(yè)出版社，化工原理上，下。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20072 天津大學(xué)化工原理教研室編，化工原理下。第2版。天津：天津科