丙烯-丙烷精餾裝置設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)

丙烯-丙烷精餾裝置設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量：(以丙稀摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì))安裝地點(diǎn)：大連總板效率：0.6本設(shè)計(jì)說(shuō)明書包括概述、流程簡(jiǎn)介、精餾塔、再沸器、輔助設(shè)備、管路設(shè)計(jì)和控制方案共七章。說(shuō)明中對(duì)精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算做了詳細(xì)的闡述，對(duì)于再沸器、輔助設(shè)備和管路的設(shè)計(jì)也做了正確的說(shuō)明。鑒于本人經(jīng)驗(yàn)有限，本設(shè)計(jì)中還存在許多錯(cuò)誤，希望各位老師給予指正感謝老師的指導(dǎo)和參閱!化工原理課程設(shè)計(jì)第一章精餾過(guò)程工藝設(shè)計(jì)概述 一、概述 二、工藝設(shè)計(jì)基本內(nèi)容 1、塔型選擇 2、板型選擇 3、進(jìn)料狀態(tài) 4、回流比 2-5、加熱劑和再沸器的選擇 6、冷凝器和冷卻劑選擇 三、工藝流程(見丙烯——丙烷工藝流程圖) 3-第二章篩板塔的工藝設(shè)計(jì) 4-一、物性數(shù)據(jù)的確定 4-1、塔頂、塔底溫度確定 4-2、回流比計(jì)算 3、全塔物料衡算 4、逐板計(jì)算塔板數(shù) 6-二、塔板設(shè)計(jì) 7-1、塔高計(jì)算 2、塔徑計(jì)算 3、塔板布置和其余結(jié)構(gòu)尺寸的選取 4、塔板校核 5、負(fù)荷性能圖 第三章立式熱虹吸再沸器的工藝設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)條件及物性參數(shù) 二、工藝設(shè)計(jì) 1、估算再沸器面積 2、傳熱系數(shù)校核 3、循環(huán)流量校核 第四章管路設(shè)計(jì) 22-一、物料參數(shù) 二、設(shè)計(jì) 第五章輔助設(shè)備的設(shè)計(jì) 24-一、儲(chǔ)罐設(shè)計(jì) 二、傳熱設(shè)備 三、泵的設(shè)計(jì) 第六章控制方案 30- 31-化工原理課程設(shè)計(jì)附錄2.過(guò)程工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)任務(wù)書……………附錄3.主要說(shuō)明符號(hào)…………………第一章精餾過(guò)程工藝設(shè)計(jì)概述化學(xué)工程項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程就是將化學(xué)工業(yè)范疇的某些設(shè)想，實(shí)現(xiàn)為一個(gè)序列化的、能夠達(dá)到預(yù)期目的的可安全穩(wěn)定生產(chǎn)的工業(yè)生產(chǎn)裝置?；瘜W(xué)工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程大致可以分為四個(gè)階段：1)項(xiàng)目可行性研究階段2)工程設(shè)計(jì)階段3)項(xiàng)目的施工階段4)項(xiàng)目的開車、考核及驗(yàn)收單元設(shè)備及單元過(guò)程設(shè)計(jì)原則：1)技術(shù)的先進(jìn)性和可靠性2)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性3)過(guò)程的安全性4)清潔生產(chǎn)5)過(guò)程的可操作性和可控制性蒸餾是分離液體混合物(含可液化的氣體混合物)常用的一種單元操作，在化工、煉油、石油化工等工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。其中，簡(jiǎn)單蒸餾與平衡蒸餾只能將混合物進(jìn)行初步的分離。為了獲得較高純度的產(chǎn)品，應(yīng)使得混合物的氣、液兩相經(jīng)過(guò)多次混合接觸和分離，使之得到更高程度的分離，這一目標(biāo)可采用精餾精餾過(guò)程在能量劑驅(qū)動(dòng)下，使氣、液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物中各組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由`氣相向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)原料中各組分的分離。該過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行的傳質(zhì)、傳熱的過(guò)程。為實(shí)現(xiàn)精餾過(guò)程，必須為該過(guò)程提供物流的存儲(chǔ)、輸送、傳熱、分離、控制等的設(shè)備、儀表。由這些設(shè)備、儀表等構(gòu)成精餾過(guò)程的生產(chǎn)系統(tǒng)，即所要設(shè)計(jì)的精餾裝置。二、工藝設(shè)計(jì)基本內(nèi)容一個(gè)精餾塔的分離能力或分離出的產(chǎn)品純度如何，與原料體系的性質(zhì)、操作條件以及塔的性能有關(guān)。實(shí)現(xiàn)精餾過(guò)程的氣、液傳質(zhì)設(shè)備，主要有兩大類，板式塔和填料塔。本設(shè)計(jì)選取的是板式塔，相比較而言，在塔效率上，板式塔效率穩(wěn)定；在液氣比方面，板式塔適應(yīng)范圍較達(dá)，而填料塔則對(duì)液體噴淋量有一定要求；在安裝維修方面，板式塔相對(duì)比較容易進(jìn)行；由于所設(shè)計(jì)的塔徑較大，所以在造價(jià)上，板式塔比填料塔更經(jīng)濟(jì)一些；而且，板式塔的重量較輕，所以，在本次設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者選擇了板式塔。在眾多類型的板式塔中，設(shè)計(jì)者選擇了溢流型篩板塔，相比較其它類型的板式塔，溢流型篩板塔價(jià)格低廉，裝卸方便，而且金屬消耗量少，非常適合板間距小、效率較高而且塔單位體積生產(chǎn)能力大的分離要求，同時(shí)其操作彈性大、阻力降小、液沫夾帶量少以及板上滯液量少的優(yōu)點(diǎn)也為之提供了廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)，這些都是設(shè)計(jì)者選擇其作為分離設(shè)備的原因。板式塔大致分為兩類：(1)有降液管的塔板，如泡罩、浮閥、篩板、導(dǎo)向篩板等；(2)無(wú)降液管的塔板，如穿流式篩板、穿流式波紋板等。工業(yè)應(yīng)用較多的是有降液管的塔板，如浮閥、篩板、泡罩塔板等。本設(shè)計(jì)為篩板塔，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造維修方便，造價(jià)低，氣體壓降·,板上液面落差小，相同條件下生產(chǎn)能力高于浮閥塔，塔板效率接近浮閥塔。其缺點(diǎn)是穩(wěn)定操作范圍窄，小孔徑篩板易堵塞，不適宜處理粘度性大的、臟的和帶固體粒子的料液。操作壓力精餾操作可以在常壓、加壓或減壓下進(jìn)行，操作壓力的大小應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)上的合理性和物料的性質(zhì)來(lái)決定。提壓操作可以減少氣相體積流量，增加塔的生產(chǎn)能力，但也使物系的相對(duì)揮發(fā)度降低，不利分離，回流比增加或塔高增加，同時(shí)還使再沸器所用的熱源品位增加，導(dǎo)致操作費(fèi)用與設(shè)備費(fèi)用的增加。對(duì)于我們所要處理的丙烯—丙烷物系來(lái)說(shuō)，加壓操作是有利的。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)中，塔頂蒸汽要作為熱源，所以當(dāng)我們?cè)?.6MPa的絕對(duì)壓力下進(jìn)行操作時(shí)，精餾塔內(nèi)塔頂溫度為42.99℃,塔底溫度為51.22℃,這使得我們?cè)诶淠髦锌梢允褂闷肺惠^低的冷劑，再沸器可以使用品位較低廉價(jià)的熱源，這樣反而降低了能耗，也就降低了操作費(fèi)用。3、進(jìn)料狀態(tài)進(jìn)料可以是過(guò)冷液體、飽和液體、飽和蒸汽、氣液混合物或過(guò)熱蒸汽。不同的進(jìn)料狀態(tài)對(duì)塔的熱流量、塔徑和所需的塔板數(shù)都有一定的影響，通常進(jìn)料的熱狀態(tài)由前一工序的原料的熱狀態(tài)決定。從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，如果進(jìn)料為過(guò)冷液體，則可以考慮加原料預(yù)熱器，將原料預(yù)熱至泡點(diǎn)，以飽和液態(tài)進(jìn)料。這樣，進(jìn)料為飽和液體，汽化每摩爾進(jìn)料所需熱量等于r。這時(shí)，精餾段和提餾段的氣相流率接近，兩段的塔徑可以相同，便于設(shè)計(jì)和制造，另外，操作上也易于控制。對(duì)冷進(jìn)料的預(yù)熱器，可采用比再沸器熱源溫位低的其他熱源或工藝物流作為熱源，從而減少過(guò)冷液體進(jìn)料時(shí)再沸器熱流量，節(jié)省高品位的熱能，降低系統(tǒng)的有效能損失，使系統(tǒng)的用能趨于合理。但是，預(yù)熱進(jìn)料導(dǎo)致提餾段氣、液流量同時(shí)減少，從而引起提餾段液氣比的增加，為此削弱了提餾段各板的分離能力，使其所需的塔板數(shù)增加?；亓鞅仁蔷s塔的重要參數(shù)，它不僅影響塔的設(shè)備費(fèi)還影響到其操作費(fèi)。對(duì)總成本的不利和有利影響同時(shí)存在，只是看哪種影響占主導(dǎo)。根據(jù)物系的相對(duì)揮發(fā)度與進(jìn)料狀態(tài)及組成我們可以算出達(dá)到分離要求所需的最小回流比為Rmin=11.02。由經(jīng)驗(yàn)操作，回流比為最小回流比的1.2~2.0倍，根據(jù)任務(wù)書要求，取回流比系數(shù)為1.2,所以計(jì)算時(shí)所用的回流比為R=13.22。5、加熱劑和再沸器的選擇再沸器的熱源一般采用飽和水蒸氣，因?yàn)槠湎鄬?duì)容易生產(chǎn)、輸送、控制，并且具有較高的冷凝潛熱和較大的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。所以，設(shè)計(jì)者在本次設(shè)計(jì)中采用的是100℃下的飽和水蒸氣(1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)。我們所要分離的物系為丙烯—丙烷，加熱劑——熱水不能與塔內(nèi)物料混合，故采用間壁式換熱器。本設(shè)計(jì)采用立式熱虹吸式再沸器，該再沸器是利用塔底單相釜液與換熱管內(nèi)氣液混合物的密度差形成循環(huán)推動(dòng)力，構(gòu)成工藝物流在精餾塔底與再沸器間的流動(dòng)循環(huán)。這種再沸器具有傳熱系數(shù)高，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，釜液在加熱段停留時(shí)間短，不易結(jié)垢，調(diào)節(jié)方便，占地面積小，設(shè)備及運(yùn)行費(fèi)用低等顯著優(yōu)點(diǎn)。但由于結(jié)構(gòu)上的原因，殼程不易清洗，因此不適宜用于高粘度的液體或較臟的加熱介質(zhì)。同時(shí)由于是立式安裝，因而，增加了塔的裙座高度。6、冷凝器和冷卻劑選擇本設(shè)計(jì)用水作為冷卻劑。冷凝器將塔頂蒸氣冷凝成液體，部分冷凝液作塔頂產(chǎn)品，其余作回流液返回塔頂，使塔內(nèi)氣液兩相間的接觸傳質(zhì)得以進(jìn)行，最常用的冷凝器是管殼式換熱器。精餾塔選用篩板塔，配合使用立式虹熱吸式再沸器三、工藝流程(見丙烯——丙烷工藝流程圖)由P-101A/B泵將要分離的丙烯—丙烷混合物從原料罐V-101引出，送入塔T-101中。T-101塔所需的熱量由再沸器E-102加入，驅(qū)動(dòng)精餾過(guò)程后，其熱量由冷凝器E-102從塔頂移出，使塔頂蒸汽全部冷凝。凝液一部分經(jīng)回流泵P-103A/B一部分送至T-101塔頂作為回流，余下部分作為產(chǎn)品送入丙烯產(chǎn)品罐V-104中。T-101塔排出的釜液，由泵P-102A/B送入丙烷產(chǎn)品罐V-103中?！?—化工原理課程設(shè)計(jì)第二章篩板塔的工藝設(shè)計(jì)工藝條件：飽和液體進(jìn)料，進(jìn)料量丙烯含量x1=65%(摩爾百分?jǐn)?shù))塔頂丙烯含量*p=98%,釜液丙烯含量x≤2%,總板效率為0.6。操作條件：建議塔頂壓力1.62MPa(表壓)安裝地點(diǎn)：大連設(shè)計(jì)方案：塔板設(shè)計(jì)位置塔板形式處理量(kmol/h)回流比系數(shù)R/Rmi塔底篩板一、物性數(shù)據(jù)的確定1、塔頂、塔底溫度確定①、塔頂壓力Pt=1620+101.325=1721.325KPa;假設(shè)塔頂溫度Tto=316K經(jīng)泡點(diǎn)迭代計(jì)算得塔頂溫度Tt=316.145K查P-T-K圖得KA、Kg因?yàn)閅A=0.98結(jié)果小于10-3。所以假設(shè)正確，得出塔頂溫度為316.145。用同樣的計(jì)算，可以求出其他塔α1=KA/KB=1.15②、塔底溫度設(shè)NT=128(含塔釜)則NP=(NT-1)/NT=213按每塊阻力降100液柱計(jì)算pr=470kg/m3則P底=P頂+NP*hf*pr*g=1620+101.325+213*0.1*470*9.81/1000=1885KPa假設(shè)塔頂溫度Tto=324K經(jīng)泡點(diǎn)迭代計(jì)算得塔頂溫度T=324.37K查P-T-K圖得KA、Kg因?yàn)閄A=0.02—5—化工原理課程設(shè)計(jì)2、回流比計(jì)算代入數(shù)據(jù)，解得xe=0.65;ye=0.6R=1.2Rmin=13.2189;3、全塔物料衡算塔內(nèi)氣、液相流量：代入回流比R得：qLh=520.494kmol/h;qnvh=559.869kmol/h;提餾段：qnLh?=580.494kmol/h;qnvh?=559.869kmol/h;M=x·M?+(1-xr)·Mg=0.65×42+0.35×44=42.7kg/kmolMo=xa·M?+(1-xa)·Mg=0.98×42+0.02×44=42.04kg/kmolMw=x·M?+(1-Xw)·Mg=0.02×42+0.98×44=43.96kg/kmol—6—化工原理課程設(shè)計(jì)qmts=qom×M/3600=0.7117kg/sqmos=qon×M?/3600=0.4598kg/sqows=qom×M?/3600=0.25kg/sqmLs=R×qoos=6.078kg/sqmLs’=qmLs+q×qmrs=6.7899kg/sqmvs’=9mvs-(1-q)×qmrs=6.538kg/s4、逐板計(jì)算塔板數(shù)Yi=Xp=0.98直至xi<xf進(jìn)入提餾段：理論進(jìn)料位置：第51塊板直至xn<xw計(jì)算結(jié)束。理論板數(shù)：Nt=128(含釜)由excel計(jì)算的如表附錄1.塔底壓力Pb=Pt+0.47×9.81×0.1×213(Np)=1819KPa;(0.47為塔頂丙烯密度)—7—化工原理課程設(shè)計(jì)二、塔板設(shè)計(jì)1、塔高計(jì)算頂部高度取1.3m釜液高度取2m,液面-板取0.6m2、塔徑計(jì)算物性參數(shù)確定塔頂壓力溫度氣相密度液相密度液相表面張力1721.325KPa42.99526kg/m3470kg/m34.76mN/m塔底壓力溫度氣相密度液相密度液相表面張力35kg/m3447kg/m3.6mN/m1。1。兩相流動(dòng)參數(shù)：初選塔板間距H=0.45m,查《化工原理》(下冊(cè))P237篩板塔泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖，取泛點(diǎn)率0.7—8—化工原理課程設(shè)計(jì)圓整后，取D=1.7m符合化工原理書P237表10.2.6及P231表10.2.2的要求。塔板實(shí)際結(jié)構(gòu)參數(shù)校正：3、塔板布置和其余結(jié)構(gòu)尺寸的選取取進(jìn)、出口安定區(qū)寬度b,=b,'=0.1m;邊緣寬度。=0.05m根據(jù),由《化工原理》圖10.2.23可查得故降液管寬度b,=0.16D=0.16×1.7=0.272m由故，有效傳質(zhì)區(qū)面積A。=0.628m2取篩孔直徑2=6mm,篩孔中心距′=3d。=18mm—9—化工原理課程設(shè)計(jì)(個(gè))(書234和238頁(yè))4、塔板校核①、液沫夾帶量e,根據(jù)查《化工原理》圖10.2.28得c。=0.82—10—化工原理課程設(shè)計(jì)h,=β(h+h)氣體動(dòng)能因子F。=u。p?=0.711查《化工原理》圖10.2.29得塔板上液層的充氣系數(shù)β=0.72,由H。=h+h+△+h?+h,,取△=0,則H=0.06+0.0415+0+0.01845+0.134=0.2444m取降液管中泡沫層的相對(duì)密度。=0.6(書244)H'=0.4073<H?+h==0.45+0.06=0.51m,④、液體在降液管中的停留時(shí)間，故不會(huì)產(chǎn)生液泛h。=0.0056+0.13(h+h)-h。=0.0168m—11—化工原理課程設(shè)計(jì)k=1.9989>1.5～2.0,滿足穩(wěn)定性要求各項(xiàng)校核均滿足要求，故所設(shè)計(jì)篩板塔可用。中的e,=0.1,并將有關(guān)變量與qma=8.81×將前面選取的塔板結(jié)構(gòu)尺寸及有關(guān)值代入，得：=8763-179.59×q2L3①線、液相下限線9m=3.071=3.8099m3/h②線近似取a。當(dāng)前計(jì)算值不變，并將式b=0.0056+0.13h-h=0.0127c=3.69×10-?/12/3=0.00032—12—化工原理課程設(shè)計(jì)③、液相上限線④線④線令H,將H,=h+hm+h+h,,③線c=1.18×10(1?h?)2=0.9×10-3d'=2.84×10-(1+β)/12/3=4.2×10有：8.2×10-5qma2=0.2-2×10-qia-5.5×10×qra-①線-①線y③線y—④線x——⑤線y—13—化工原理課程設(shè)計(jì)下，塔板的氣(液)相負(fù)荷的上下限，分別由降液管液泛線和嚴(yán)重漏液所限制。由圖查得9mm=1250m3/9mnmin=300m3/h故操作彈性為結(jié)構(gòu)及其尺寸操作性能型式塔徑D/m塔板間距Hr/m降液管截面積Aa/m2有效傳質(zhì)區(qū)面積Aa/m溢流堰高h(yuǎn)w/m溢流堰長(zhǎng)1w/m篩孔直徑do/m開孔率q低隙h?/m單流型弓形降液管0.23380.6280.006操作氣速u/(m·s)泛點(diǎn)率堰上方液頭高度how/m篩孔氣速uo/(m.s塔板阻力h/m降液管中清夜層高度H?/m液體在降液管中停留時(shí)間t/s穩(wěn)定系數(shù)k操作彈性降液管內(nèi)液體流速ua/(m·s)0.1240.64230.03184.0070.1340.24448.1354.160.055—14— 化工原理課程設(shè)計(jì)第三章立式熱虹吸再沸器的工藝設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)條件及物性參數(shù)①、再沸器殼程與管程的設(shè)計(jì)條件殼程管程溫度/℃壓力(絕壓)/MPa冷凝量/(kg/s)蒸發(fā)量/(kg/s)②、物性數(shù)據(jù)管程流體在49.6℃下的物性數(shù)據(jù)：潛熱r。液相熱導(dǎo)率λ液相粘度液相密度p,(丙烷)液相定壓比熱容c300kJ/kg0.082W(m)446kg/m33.228kJ/(kg·k)o(塔底丙烷)汽相粘度μ,汽相密度p,2.2mN/m35.3kg/m0.000025K·m2/Kg 潛熱，熱導(dǎo)率λ粘度μ。密度p二、工藝設(shè)計(jì)1、估算再沸器面積①再沸器的熱流量熱流量g=6.538×300=1.961×10“WC、假定傳熱系數(shù)k=800w(m2.k),則可用式估算傳熱面積A、為：—15—化工原理課程設(shè)計(jì)根查表3-6取Nr=169根E、若將傳熱管按正三角形排列，則可得：Nr=3a(a+1)+1=169,求得a=7,b=2a+1=152、傳熱系數(shù)校核a、顯熱段傳熱管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算傳熱管內(nèi)質(zhì)量流速計(jì)算顯熱段傳熱管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)b、計(jì)算管外冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算傳熱管外單位潤(rùn)濕周邊上凝液的質(zhì)量流量—16—化工原理課程設(shè)計(jì)計(jì)算冷凝液膜的計(jì)算管外冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/(m2·k)c、污垢熱阻及管壁熱阻查表3-9至3-11得：管壁熱阻r=0.00006m2·k/Wd、計(jì)算顯熱段傳熱系數(shù)a、計(jì)算傳熱管內(nèi)釜液的質(zhì)量流量G,=3600G=3600×30.409=109473kg/(m2·h)當(dāng)x=0.215時(shí)，計(jì)算Lockhat-Martinell參數(shù)計(jì)由《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》圖3-29,根據(jù)G,=109473kg/(m2.h)及當(dāng)x=0.4x。=0.4×0.215=0.086,得到：,再次查圖3-29,得到：a'=0.6—17—化工原理課程設(shè)計(jì)計(jì)算泡核沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)c、計(jì)算以液體單獨(dú)存在為基準(zhǔn)的對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算對(duì)流沸騰因子計(jì)算兩相對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算沸騰傳熱膜系數(shù)α,=α+aa=375.13+0.35×8696.314=3419.54W(m2·k)計(jì)算沸騰傳熱系數(shù)C、顯熱段和蒸發(fā)段的長(zhǎng)度計(jì)算顯熱段的長(zhǎng)度t與傳熱管總長(zhǎng)z的比值L=3×0.0092299=0.028mLco=3-0.028=2.972m實(shí)際需要傳熱面E、傳熱面積裕度該再沸器的傳熱面積合適。—18—化工原理課程設(shè)計(jì)3、循環(huán)流量校核A、循環(huán)系統(tǒng)的推動(dòng)力當(dāng)x=x.13=0.0716時(shí)，計(jì)算Lockhat-Martinell參數(shù)計(jì)算兩相流的液相分率p=D(1-R)+PR=125.59kg/m3根據(jù)公式，計(jì)算得出循環(huán)系統(tǒng)的推動(dòng)力(查表3-191=0.9)a、管程進(jìn)口管阻力ap,的阻力計(jì)算釜液在管程進(jìn)口管內(nèi)的質(zhì)量流速計(jì)算釜液在進(jìn)口管內(nèi)的流動(dòng)雷諾數(shù)計(jì)算進(jìn)口管長(zhǎng)度與局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度—19—化工原理課程設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)口管內(nèi)流體流動(dòng)的摩擦系數(shù)計(jì)算管程進(jìn)口管阻力b、傳熱管顯熱段阻力計(jì)算釜液在傳熱管內(nèi)的質(zhì)量流速計(jì)算釜液在傳熱管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的雷諾數(shù)計(jì)算進(jìn)口管內(nèi)流體流動(dòng)的摩擦系數(shù)計(jì)算傳熱管顯熱段阻力c、傳熱管蒸發(fā)段阻力汽相流動(dòng)阻力Ap的計(jì)算計(jì)算汽相在傳熱管內(nèi)的質(zhì)量流速G,=xG=(2x。13)G=32.068kg(m2.s)計(jì)算汽相在傳熱管內(nèi)的流動(dòng)雷諾數(shù)計(jì)算傳熱管內(nèi)汽相流動(dòng)的摩擦系數(shù)計(jì)算傳熱管內(nèi)汽相流動(dòng)阻力計(jì)算液相在傳熱管內(nèi)的質(zhì)量流速—20—化工原理課程設(shè)計(jì)G,=G-G,=191.66kg/(m2·s)計(jì)算液相在傳熱管內(nèi)的流動(dòng)雷諾計(jì)算傳熱管內(nèi)液相流動(dòng)的摩擦系數(shù)計(jì)算傳熱管內(nèi)液相流動(dòng)阻力計(jì)算傳熱管內(nèi)兩相流動(dòng)阻力d、蒸發(fā)段管程內(nèi)因動(dòng)量變化引起的阻力計(jì)算蒸發(fā)段管內(nèi)因動(dòng)量變化引起的阻力系數(shù)計(jì)算蒸發(fā)段管程內(nèi)因動(dòng)量變化引起的阻力e、管程出口管阻力氣相流動(dòng)阻力的App,計(jì)算計(jì)算管程出口管中汽、液相總質(zhì)量流速計(jì)算管程出口管中汽相質(zhì)量流速計(jì)算管程出口管的長(zhǎng)度與局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度之和計(jì)算管程出口管中汽相質(zhì)量流動(dòng)雷諾準(zhǔn)數(shù)計(jì)算管程出口管汽相流動(dòng)的摩擦系數(shù)—21—化工原理課程設(shè)計(jì)計(jì)算管程出口管汽相流動(dòng)阻力計(jì)算管程出口管中液相質(zhì)量流速G,=G-G,=530.968kg((m2·s)計(jì)算管程出口管中液相流動(dòng)雷諾準(zhǔn)數(shù)計(jì)算管程出口管中液相流動(dòng)的摩擦系數(shù)計(jì)算管程出口液相流動(dòng)阻力計(jì)算管程出口管中的兩相流動(dòng)阻力計(jì)算系統(tǒng)阻力循環(huán)推動(dòng)力略大于循環(huán)阻力，說(shuō)明所設(shè)的出口氣化率Xe=0.215基本正確，因此所設(shè)計(jì)的再沸器可以滿足傳熱過(guò)程對(duì)循環(huán)流量的要求。—22—化工原理課程設(shè)計(jì)第四章管路設(shè)計(jì)查P-T-K圖，用求塔頂溫度的方法得進(jìn)料出溫度為45.9℃,第62快理論版為進(jìn)料板，第101塊為實(shí)際進(jìn)料板。進(jìn)料出壓力：P=1620+470*9.81*0.1*101/1000=1658.26kpa.此溫度下，丙烯的密度PLa=517kg/m3丙烷的密度PLb=499kg/m3①進(jìn)料管線取流體流速u=0.5qvrsqom×42.7/510.19/3600=0.001395m3/s選取管規(guī)格φ70×3.5②塔頂蒸汽管線取流體流速u=10qws=qws/26=0.25146m2/s選取管規(guī)格φ197×6③塔頂產(chǎn)品接管線取流體流速u=0.5選取管規(guī)格①57×3④回流管線取流體流速u=0.5qus=qms/470=0.014447m/s—23—化工原理課程設(shè)計(jì)選取管規(guī)格φ219×8⑤釜液流出管線取流體流速u=0.5qq/447=4.5206/447=0.000563m2/s選取管規(guī)格φ45×2⑥塔底蒸汽回流管取流體流速u=10液體密度p=26kg/m3qws’qms/26=4.5206/26=0.1852m3/s選取管規(guī)格φ194×6⑦儀表接管選取規(guī)格為①25×2.5的管子管路設(shè)計(jì)結(jié)果表名稱管內(nèi)液體流速(m/s)管線規(guī)格(mm)進(jìn)料管①70×3.5頂蒸氣管①194×6頂產(chǎn)品管回流管①219×8金液流出管塔底蒸氣回流管儀表接管/—24—化工原理課程設(shè)計(jì)第五章輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)1.進(jìn)料罐(常溫貯料)壓力取p=1.819MPa由上面的計(jì)算可知進(jìn)料Xf=65%Wf=63.93%取停留時(shí)間：x為2天，即x=48h2.回流罐(43℃)質(zhì)量流量qmh=3600R·qms=21881.52kg/h設(shè)凝液在回流罐中停留時(shí)間為0.25h,填充系數(shù)φ=0.7則回流罐的容積3.塔頂產(chǎn)品罐質(zhì)量流量qmm=3600qms=165產(chǎn)品在產(chǎn)品罐中停留時(shí)間為72h,填充系數(shù)φ=0.7則產(chǎn)品罐的容4.釜液罐取停留時(shí)間為72h則釜液罐的容積186.88m3—25—化工原理課程設(shè)計(jì)取V=190m3儲(chǔ)罐容積估算結(jié)果表序號(hào)位號(hào)名稱停留時(shí)間/h容積/m31V-101原料罐2V-102回流罐3V-103塔頂產(chǎn)品罐4V-104塔底產(chǎn)品罐二、傳熱設(shè)備1.進(jìn)料預(yù)熱器用90℃水為熱源，出口約為70℃走殼程料液由20℃加熱至46℃,走管程傳熱溫差：管程液體流率：qon=3600q=2562kg/h管程液體焓變：△H=370kj/kg殼程水焓變：△H’=175kj/kg因整后取A=1Um2.塔頂冷凝器擬用10℃水為冷卻劑，出口溫度為30℃。走殼程。管程溫度為43℃取潛熱r=504kj/kg殼程取焓變：△H=128kj/kg—26— 化工原理課程設(shè)計(jì)圓整后取A=1?zm圓整后取A=1?zm表中：序號(hào)位號(hào)名稱傳熱系數(shù)/W(/m2·k)傳熱溫差傳熱面積/備注1E—101進(jìn)料預(yù)熱器90℃水2塔頂冷凝器水3E—103塔底再沸器100℃飽和水蒸氣4塔頂產(chǎn)品冷卻器水5E—105塔底產(chǎn)品冷卻器720℃循環(huán)水三、泵的設(shè)計(jì)選用φ70×3.5di=63mm查得：λ=0.025取管路長(zhǎng)度：1=100m取90度彎管4個(gè)，截止閥一個(gè)，文氏管流量計(jì)1個(gè)取△Z=N*H?+2=83*0.45+2≈40—27—化工原理課程設(shè)計(jì)參考(化工原理上冊(cè)400頁(yè))2.回流泵(兩臺(tái)，一開一用)選用φ159×4di=151mm相對(duì)粗糙度：ε/d=0.001325查得：λ=0.02取管路長(zhǎng)度：1=100m取90度彎管4個(gè)，截止閥一個(gè)，文氏管流量計(jì)1個(gè)△P=0.005MPa液體密度：萬(wàn)=47kg/m3選用φ194×6di=182mm—28—化工原理課程設(shè)計(jì)相對(duì)粗糙度：ε/d=0.0011查得：λ=0.02取管路長(zhǎng)度：1=40m取90度彎管4個(gè)，截止閥一個(gè)，文氏管流量計(jì)1個(gè)選取泵的型號(hào)：HY揚(yáng)程：1~200m4.塔頂產(chǎn)品泵選用φ57×3di=51mm液體粘度μ=0.0071mPa·s查得：λ=0.25取管路長(zhǎng)度：1=100m取90度彎管4個(gè)，截止閥一個(gè)，文氏管流量計(jì)1個(gè)取△Z=50m選取泵的型號(hào)：HY揚(yáng)程：1~200m流量：15~220m2/s5.塔底產(chǎn)品泵為了方便儲(chǔ)罐中的產(chǎn)品運(yùn)輸出去，在兩個(gè)儲(chǔ)罐中還設(shè)置了兩個(gè)料液輸出泵。泵設(shè)備及主要參數(shù)序號(hào)位號(hào)名稱型號(hào)揚(yáng)程/m流量m3/h1P-101進(jìn)料泵2P-102釜液泵3P-103回流泵4P-104塔頂產(chǎn)品泵5P-105塔底產(chǎn)品泵第六章控制方案精餾塔的控制方案要求從質(zhì)量指標(biāo)、產(chǎn)品產(chǎn)量和能量消耗三個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮。精餾塔最直接的質(zhì)量指標(biāo)是產(chǎn)品濃度。由于檢測(cè)上的困難，難以直接按產(chǎn)品純度進(jìn)行控制。最常用的間接質(zhì)量指標(biāo)是溫度。將本設(shè)計(jì)的控制方案列于下表序號(hào)位置用途控制參數(shù)介質(zhì)物性p(kg/m2)1FIC-01進(jìn)料流量控制0~3000kg/h丙烯、丙烷2FIC-02回流定量控制0~1500kg/h丙烯3PIC-01塔壓控制0—3MPa丙烯4HIC-02回流罐液面控制0—1m丙烯5HIC-01釜液面控制0—3m丙烷6TIC-01釜液溫控制0—60°C丙烷附錄1.理論塔板數(shù)計(jì)算精餾段xf=0.65提留段xw<0.02序號(hào)yXyX0.9774390.68168720.9776190.9747610.6777640.65031330.9719630.6735270.64590340.9725280.9690410.66895550.9698120.9659920.6640270.63603460.9669770.9628120.6587220.63053370.9594980.6530180.62462680.9560480.6468940.61829490.9577320.9524590.6403290.6115160.9543960.9487280.6333020.6042740.9509270.9448530.6257920.5965490.9473250.9408330.6177830.5883250.9435870.9366650.6092570.5795890.9397130.6001980.5703280.9357010.9278850.5905960.5605340.9232710.5804420.5502010.9272610.9185090.5697290.5393290.9228330.9135980.5584560.9182680.5466260.5159810.9135660.9033380.5342480.5035260.9087290.8979920.5213340.4905720.8925080.5079040.4771450.8986610.8868870.4939810.4632710.8934360.8811350.4795970.4489880.8880880.8752560.4647880.4343350.8826230.8692570.4495950.4193580.8770450.8631430.4340660.4041070.8713610.4182530.3886360.8655760.8505980.4022120.3730030.8596990.8441830.3860030.3572670.8537350.8376840.3696890.3414910.8476930.8311110.3533320.3257370.8415820.8244720.3369970.3100670.8177780.2945410.8291860.8110380.3046520.2792180.8229210.8042640.2887650.26415300.8166240.7974670.2731450.2493980.8103040.7906560.2578470.8039720.7838440.2429180.7976390.2284020.2074350.7913140.7702570.2143380.1943370.7850080.7635050.2007570.7787310.7567940.1876860.1696350.7724920.7501350.1751460.1580660.7663010.7435380.1631510.1470320.7601680.7370130.1365370.7541020.7305680.1408290.1265820.7481110.7242130.1305080.1171620.7422030.7179560.1207410.7363850.7118040.1115210.0998940.7306660.7057650.1028360.0920210.7250510.6998440.0946730.0846360.7195470.6940490.0870160.0777210.7141590.6883830.0798460.0712570.7088920.6828510.0731450.0652250.7037490.6774580.0668910.0596050.6987350.6722060.0610630.0543750.6938530.6670990.0556410.0495150.6891050.6621380.0506020.0450050.6844930.6573250.0459260.0408230.6800180.0369510.6756810.6481450.0375750.0333680.0300560.0304260.0269970.0272550.0241740.0243280.0215710.0216290.019171附錄2.過(guò)程工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(二)丙烯——丙烷精餾裝置設(shè)計(jì)表1中圈上序號(hào)的設(shè)計(jì)方案包括了個(gè)人本次課程設(shè)計(jì)的參數(shù)。工藝條件：飽和液體進(jìn)料，進(jìn)料丙烯含量x,=65%(摩爾百分?jǐn)?shù))塔頂丙烯含量x。=98%,釜液丙烯含量x≤2%,總板效率為操作條件：建議塔頂操作壓力1.62MPa(表壓)。安裝地點(diǎn)：大連。設(shè)計(jì)方案序號(hào)塔板設(shè)計(jì)位置塔板形式回流比系數(shù)R/Rmi4塔頂篩板1完成精餾塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算；(1)塔高、塔徑(2)溢流裝置的設(shè)計(jì)(3)塔盤布置(4)塔盤流動(dòng)性能的校核(5)負(fù)荷性能圖2完成塔底再沸器的設(shè)計(jì)計(jì)算；3管路尺寸的確定、管路阻力計(jì)算及泵的選擇；4其余輔助設(shè)備的計(jì)算及選型；5控制儀表的選擇參數(shù)；6用3*圖紙繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖及主要設(shè)備(精餾塔和再沸器)的工方可進(jìn)行3-4周的機(jī)械設(shè)計(jì)。3.圖紙一律用計(jì)算機(jī)(電子圖板)出圖。2002年。5.《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》(續(xù)篇),馬沛生，化學(xué)工業(yè)出版社，1993年。1.6月20日上午8點(diǎn)上課，地點(diǎn)化工綜合B2022.6月21日上午8點(diǎn)上課，地點(diǎn)待定3.答疑時(shí)間，見化院通知4.7月1日下午提交報(bào)告，每人自行提交，在提交報(bào)告同時(shí)進(jìn)行面試，提交報(bào)告塔計(jì)算結(jié)果表(1)操作條件及物性參數(shù)操作壓力：塔頂17213.25MPa