文档介绍：化工原理课程设计
专业: [化学工程与工艺]
班级: [09化工二班]
姓名:
学号: [0906210232]
完成时间: 2017年11月12日
榆林学院
正戊烷-正己烷分离过程筛板精馏塔设计
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正戊烷-正己烷分离过程筛板精馏塔设计
(30000t/年正己烷)
09化工2班 0906210232 金凯
[摘要]化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的,精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。为此,掌握气液相平衡关系,熟悉各种塔型的操作特性,对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。
本次设计的筛板塔分离含正己烷45%(以下皆为质量分数)的正戊烷—正己烷混合液,其中混合液进料量为8333kg/h,进料温度为20℃,%的正己烷产品和含正己烷小于2%的正戊烷(即塔顶采出正戊烷98%,%),(表压)的水蒸汽作为加热介质,塔顶全凝器采用20℃冷水为冷凝介质。
精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度。即在同一温度下,各组分的饱和蒸汽压不同这一性质,使液相中的轻组分转移到汽相中,汽相中的重组分转移到液相中,从而达到分离的目的。。
精馏设计包括设计方案的选取,主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算,辅助设备的选型,工艺流程图,主要设备的工艺条件图等内容。通过对精馏塔的运算,可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数是合理的,换热器和泵及各种接管尺寸是合理的,以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。
[关键词] 正戊烷正己烷精馏段提馏段
第一章设备概述
板式塔的常用塔型及其选用
板式塔是分级接触型气液传质设备,种类繁多。根据目前国内外实际使用的情况,主要塔型是浮阀塔、筛板塔及泡罩塔。
泡罩塔
泡罩塔盘是工业上应用最早的塔盘之一,在塔盘板上开许多圆孔,每个孔上焊接一个短管,称为升气管,管上再罩一个“帽子“,称为泡罩,泡罩周围开有许多条形空孔。工作时,液体由上层塔盘经降液管流入下层塔盘,然后横向流过塔盘板、流入再下一层塔盘;气体从下一层塔盘上升进入升气管,通过环行通道再经泡罩的条形孔流散到液体中。泡罩塔盘具有如下特点:(1)气、液两相接触充分,传质面积大,因此塔盘效率高。(2)操作弹性大,在负荷变动较大时,仍能保持较高的效率。(3)具有较高的生产能力,适用于大型生产。(4)不易堵塞,介质适用范围广。(5)结构复杂、造价高,安装维护麻烦;气相压降较大,但若在常或加压下操作,这并不是主要问题。
筛板塔
筛板塔是在塔盘板上开许多小孔,操作时液体从上层塔盘的降液管流入,横向流过筛板后,越过溢流堰经降液管导入下层塔盘;气体则自下而上穿过筛孔,分散成气泡通过液层,在此过程中进行传质、传热。由于通过筛孔的气体有动能,故一般情况下液体不会从筛孔大量泄漏。筛板塔盘的小孔直径是一个重要参数,小则气流分布较均匀,操作较稳定,但加工困难,容易堵塞。目前工业筛板塔常用孔径为3~8mm。筛板开孔的面积总和与开孔区面积之比称为开孔率,是另一个重要参数。在同样的空塔速度下,开孔率大则孔速小,易产生漏液,降低效率,但雾沫夹带也减少;开孔率过小,塔盘阻力大,易造成大的雾沫夹带和液泛,限制塔的生产能力。通常开孔率在5~15%。筛孔一般按正三角形排列,~5。筛板塔具有如下的特点:(1)结构简单,制造方便,便于检修,成本低。(2)塔盘压降小。(3)处理量大,可比泡罩塔提高20~40%。(4)塔盘效率比泡罩塔提高15%,但比浮阀塔盘稍低。(5)弹性较小,筛孔容易堵塞。
浮阀塔
浮阀塔是在塔盘板上开许多圆孔,每一个孔上装一个带三条腿可上下浮动的阀。浮阀是保证气液接触的元件,浮阀的形式主要有F-1型、V-4型、A型和十字架型等,最常用的是F-1型。
F-1型浮阀有轻重两种,、重25g,阀轻惯性小,振动频率高,关阀时滞后严重,在低气速下有严重漏液,宜用在处理量大并要求压降小(如减压蒸馏)的场合。重阀厚2mm、重33g,关闭迅速,需较高气速才能吹开,故可以减少漏液、增加效率,但压降稍大些,一般采用重阀。
操作时气流自下而上吹起浮阀,从浮阀周边水平地吹入塔盘上的液层;液体由上层塔盘经降液管流入下层塔盘,再横流过塔盘与气相接触传质后,经溢流堰入降液管,流入下一层塔盘。综上所述,盘式浮阀塔盘具有如下特点:(1)处理量较大,比泡罩塔提高20~4