化工原理课程设计 - 利用浮阀塔分离正戊烷及正己烷的工艺设计

安徽理工大学 化工原理课程设计

安徽理工大学

课程设计说明书

设计题目：学院、系：专业班级：学生姓名：指导教师：成 绩： 化 工 原 理 课 程 设 计 机械工程学院

过程装备与控制工程11-2 李雪斌

2013年12月23日

安徽理工大学 化工原理课程设计

设计任务书

（一）设计题目: 利用浮阀塔分离正戊烷与正己烷的工艺设计

分离要求：试设计一座正戊烷—正己烷连续精馏浮阀塔，要求年产纯度98%的正己烷4.0万吨，塔顶馏出液中含正己烷不得高于2%，塔底釜液含正己烷不低于98%，原料液中含正戊烷60%（以上均为质量分数）。

（二）操作条件：塔顶压力：4kPa（表压）

进料状态：泡点进料 回流比：1.4Rmin

塔釜加热蒸汽压力：0.5MPa（表压） 单板的压降：?0.7kPa 全塔效率：52%

（3）塔板类型：浮阀塔板（F1型)

（4）工作日： 330天/年（一年中有一个月检修） （5）厂址：淮南地区 （六）设计内容

①精馏塔的物料衡算 ②塔板数的确定

③精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 ④塔体工艺条件尺寸 ⑤塔板负荷性能图

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目录

第1章 序言 ........................................................................................................... 3 第2章 精馏塔的物料衡算 ................................................................................... 6

2.1. 物料衡算 ......................................................................................................................................... 6

2.2. 常压下正戊烷—正己烷气、液平衡组成与温度的关系 ............................................................. 7

第3章 塔板数的确定 ........................................................................................... 8

3.1. 理论板数NT的确定 ...................................................................................................................... 8 3.2. 实际板数的确定 ............................................................................................................................. 9

第4章 精馏塔的工艺条件及有关物性数据 ...................................................... 9

4.1. 操作压力的计算 ............................................................................................................................. 9

4.2. 密度的计算 ................................................................................................................................... 10 4.3. 表面张力的计算 ........................................................................................................................... 11 4.4. 混合物的粘度 ............................................................................................................................... 12 4.5. 相对挥发度 ................................................................................................................................... 12

第5章 塔体工艺条件尺寸 ................................................................................. 13

5.1. 气、液相体积流量计算 ............................................................................................................... 13

5.2. 塔径的初步设计 ........................................................................................................................... 14 5.3. 溢流装置 ....................................................................................................................................... 15 5.4. 塔板布置及浮阀数目与排列 ....................................................................................................... 17

第6章 塔板负荷性能图 ..................................................................................... 20

6.1. 物沫夹带线 ................................................................................................................................... 20

6.2. 液泛线 ........................................................................................................................................... 21 6.3. 液相负荷上限 ............................................................................................................................... 22 6.4. 漏液线 ........................................................................................................................................... 22 6.5. 液相负荷下限 ............................................................................................................................... 22

第7章 结束语 ..................................................................................................... 23

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正戊烷—正己烷连续精馏浮阀塔的设计

第1章 序言

精馏是分离液体混合物，一种利用回流使液体混合物得到高度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛应用与石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。精馏过程在能量剂的驱动下，使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分挥发度不同，使挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分分离。该过程是同时进行传质传热过程。精馏塔分为板式塔填料塔两大类。板式塔又有筛板塔、泡罩塔、浮阀塔等。

本次设计任务是设计双组份连续精馏浮阀塔，实现从正戊烷、正己烷的混合溶液中分离出一定纯度的正己烷。本次设计选用浮阀塔。

本次设计基本流程：原料液（正戊烷、正己烷混合液，泡点进料），经过预热器预热达到指定温度后，送入精馏塔的进料板上，进料中的液体和上塔段下来的液体逐板溢流，最后流入塔底再沸器中，经过再沸器得到汽化，蒸汽沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。进料中的蒸汽和下塔段来的蒸汽一起沿塔逐板上升，上升的蒸汽进入冷凝器，部分蒸汽得到冷凝返回塔顶，其余镏出液作为塔顶产品。在整个精馏塔中，气液两相逆流接触，进行相互传质。液相中的易挥发组分进入汽相，汽相中的难挥发组分转入液相。在每层板上，回流液与上升蒸气互相接触，进行使热和使质过程。操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（斧残液），部分液体气化，产生生升蒸气，依次通过各层塔板。塔顶蒸气进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器冷却后被送出作为塔顶产品（馏出液）。

本次设计主要内容是物料衡算、塔板数的确定、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算、塔板负荷性能图和生产工艺流程图。

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