脱丙烷塔计算
双塔脱丙烷
新疆工程学院毕业论文（设计）2010 届题目五彩湾煤生烃潜力的研究专业应用化工技术学生姓名张营娣学号2010231422小组成员指导教师马燕老师完成日期2013-4-11新疆工业高等专科学校教务处印制新疆工程学院毕业论文（设计）任务书班级应化10-5（3）班专业应用化工技术姓名张营娣日期2013-4-111、论文（设计）题目：五彩湾煤生烃潜力的研究2、论文（设计）要求：（1）学生应在教师指导下按时完成所规定的内容和工作量，最好是独立完成。
（2）选题有一定的理论意义与实践价值，必须与所学专业相关。
（3）主题明确，思路清晰。
（4）文献工作扎实，能够较为全面地反映论文研究领域内的成果及其最新进展。
（5）格式规范，严格按系部制定的论文格式模板调整格式。
（6）所有学生必须在4月11日之前交论文初稿。
3、论文（设计）日期：任务下达日期 2013.3.5完成日期 2013.4.114、指导教师签字：新疆工程学院毕业论文（设计）成绩评定报告毕业论文答辩及综合成绩引言乙烯装置顺序分离流程中，最初均采用单塔脱丙烷，脱丙烷塔进料为碳三和碳四以上馏分，现在都用于乙烯装置双塔脱丙烷塔。
工艺对乙烯装置脱丙烷塔操作的基本要求是希望塔内能进行传质过程。
塔顶轻关键组分和塔底重能达到规定的分离纯度。
尽量提高产品的回收率，已获得较高的产量：尽量节约能源，使精馏过程中消耗的能源最少。
为此脱丙烷塔的自动控制也必须满足质量指标，物料平衡及余数条件等制要求。
脱丙烷塔的主要任务是切割C3和C4混合馏分，混合液进入精馏塔内（主要含C3和C4）进料为气态混合物.进料混合馏分经过脱丙烷塔切割分离，塔顶馏分被冷凝器冷凝后送至回流管中影响脱丙烷精馏操作因素有：进料量、成分、进料温度、再沸器加热量。
塔内蒸汽上升速度、回流量、塔顶底的采出量。
可操作变量有进料流量、塔底采出流量及再沸器加热脱丙烷塔所处环境为甲级防暴区域，工艺介质多为混合物、沸点低、易挥发、易爆生产装置处于露天低压导风向由西向东，冬夏季温差较大。
吹脱塔设计计算公式
吹脱塔设计计算公式吹脱塔是工业用途中常用的应用设备，采用质疏机原理，可有效脱离污染物，去除气体、液体十分有效。
一、吹脱塔的设计原理：1. 质疏机原理：在吹脱塔内，通入的气体流动压力大，这使得污染物带有质量，无法直接结合气体而被带走，最终把污染物收集在吹脱塔内，达到净化气体的效果。
2. 内层受压力较高：在吹脱塔内，污染物被向上运动，靠近内壁会受到高压空气和抛物线型流动的作用，反复颠簸，影响污染物的同化，使其分布在塔内平衡状态，也被称为内层抛物线重洗。
3. 外层受重力较高：污染物被向上运动，向外部围墙时，受到重力层的作用，被吹脱到塔内上层被收集，也被称为外层重力重洗。
二、吹脱塔的计算公式：1. 吹脱塔流量计算公式：吹脱塔流量Q＝μ×V×δ×h2gt——μ是塔布赖特数，V是实际流动速度，δ是塔内温度的密度比，h是塔的液体高度，g是重力加速度。
2. 吹脱塔单位面积承受的动压和静压计算公式：动压Pd＝ρ×h2gt——ρ是介质的密度，h是塔的高度，g是塔的重力加速度。
静压Ps＝ρ×g×h，ρ为塔内介质的密度，g是塔的重力加速度，h为塔的液体高度。
3. 吹脱塔容量计算公式：吹脱塔容量V=Q/D——Q为吹脱塔每秒流失水量，D为塔节点之间乘积最大距离三、吹脱塔的选购要求：1. 首先要了解吹脱塔使用的介质的性能和分子式，以便选择合适的材料。
2. 根据实际使用的流量来确定塔的容量，以达到设备的理想功效。
3. 吹脱塔要采用工艺管线安装，设计用于外部环境配备；4. 工作条件下，考虑流量，吹脱塔的压力也需要考虑，并且要比所选择材料的载压等级更高；5. 吹脱塔使用环境：空气环境温度（℃）和相对湿度（％）。
6. 吹脱塔的安装方式和安装高度也要考虑。
7. 吹脱塔的运行功效以及排放的污染物的水平一定要达到规定的标准，以确保安全性。
资料：T0201 脱丙烷塔
脱丙烷塔校核计算单位尚川计算条件塔型板式设计压力MPa 1.1容器分段数（不包括裙座）1压力试验类型液压压力试验计入液柱高度H mm 28950试验压力（立试）MPa 1.375试验压力（卧试）MPa 1.659封头上封头下封头材料名称Q345R Q345R名义厚度mm 1212腐蚀裕量mm 22焊接接头系数11封头形状椭圆形椭圆形圆筒1 2 3 4 5 设计温度℃90圆筒长度mm 28500圆筒名义厚度mm 12圆筒内径mm 1600材料名称（即钢号）Q345R腐蚀裕量mm 2纵向焊接接头系数1环向焊接接头系数1圆筒外压计算长度mm 06 7 8 9 10 设计温度℃圆筒长度mm圆筒名义厚度mm圆筒内径mm材料名称（即钢号）腐蚀裕量mm纵向焊接接头系数环向焊接接头系数圆筒外压计算长度mm内件及偏心载荷介质密度kg/m3467塔釜液面离焊接接头的高度mm 1290塔板分段数 1 2 3 4 5 塔板型式浮阀塔板层数38每层塔板上积液厚度mm 60最高一层塔板高度mm 26500最低一层塔板高度mm 3200填料分段数 1 2 3 4 5 填料顶部高度mm填料底部高度mm填料密度kg/m3集中载荷数 1 2 3 4 5 集中载荷kg 5050集中载荷高度mm 245009500集中载荷中心至容器中mm 900900心线距离塔器附件及基础塔器附件质量计算系数 1.2基本风压N/m2450基础高度mm 220塔器保温层厚度mm 50保温层密度kg/m3145裙座防火层厚度mm 30防火层密度kg/m32000管线保温层厚度mm 30最大管线外径mm 950笼式扶梯与最大管线的相对90位置场地土类型I场地土粗糙度类别B地震烈度低于7度地震远近参数近震塔器上平台总个数2平台宽度mm 1200塔器上最高平台高度mm 2700塔器上最低平台高度mm 4500裙座裙座结构形式圆筒形裙座底部截面内径mm 1600裙座与壳体连接形式对接裙座高度mm 3200裙座材料名称Q245R裙座设计温度℃90裙座腐蚀裕量mm 2裙座名义厚度mm 20裙座材料许用应力MPa 113裙座上同一高度处较大孔个数2裙座较大孔中心高度mm 800裙座上较大孔引出管内径（或宽度）mm 800裙座上较大孔引出管厚度mm 16裙座上较大孔引出管长度mm 1000地脚螺栓及地脚螺栓座地脚螺栓材料名称地脚螺栓材料许用应力MPa 0注：以下设计参数均参照JB4710-92 表5-6 并计算确定地脚螺栓个数8地脚螺栓公称直径mm 64全部筋板块数16相邻筋板最大外侧间距mm 567.99筋板内侧间距mm 120筋板厚度mm 22筋板宽度mm 170盖板类型分块盖板上地脚螺栓孔直径mm 85盖板厚度mm 53盖板宽度mm 220垫板有垫板上地脚螺栓孔直径mm 67垫板厚度mm 24垫板宽度mm 120基础环板外径mm 1864基础环板内径mm 1344基础环板名义厚度mm 28计算结果容器壳体强度计算元件名称压力设计名义厚度(mm) 直立容器校核取用厚度(mm)许用内压(MPa) 许用外压(MPa)下封头 12 12 2.292 第1 段圆筒12 12 2.112 第1 段变径段第2 段圆筒第2 段变径段第3 段圆筒第3 段变径段第4 段圆筒第4 段变径段第5 段圆筒第5 段变径段第6 段圆筒第6 段变径段第7 段圆筒第7 段变径段第8 段圆筒第8 段变径段第9 段圆筒第9 段变径段第10 段圆筒上封头12 12 2.292裙座名义厚度(mm) 取用厚度(mm)20 20风载及地震载荷0－0 A－A 1－1(筒体) 1－1(下封头) 2－2 3－3 4－4 操作质量32816.8 31778.9 28332.6 28332.6最小质量24595.7 23557.8 20111.5 20111.5液压试验时质量87717.7 86679.8 24691 24691风弯矩9.9414e+08 9.53869e+088.35764e+088.35764e+08地震弯矩0 0 0 0偏心弯矩882900 882900 882900 882900最大弯矩9.95023e+08 9.54752e+088.36647e+088.36647e+08垂直地震力0 0 0 0应力计算σ110.00 0.00 44.00 44.00 σ12 3.76 2.58 5.53 5.53 σ1329.36 16.15 41.61 41.61 σ22 3.76 2.58 3.93 3.93 σ310.00 0.00 55.00 55.00 σ3210.05 7.03 4.82 4.82 σ338.83 4.85 12.51 12.51 [σ]t113.00 113.00 170.00 170.00 B 137.67 137.67 133.94 133.94组合应力校核σA180.08 80.08 许用值204.00 204.00 σA233.12 18.72 45.54 45.54 许用值135.60 135.60 160.72 160.72 σA362.70 62.70 许用值351.00 372.60σA418.88 11.88 17.33 17.33许用值165.20 165.20 160.72 160.72σ133.19 133.19许用值292.50 310.50校核结果合格合格合格合格注1: σi j中i 和j 的意义如下i=1 操作工况j=1 设计压力或试验压力下引起的轴向应力（拉）i=2 检修工况j=2 重力及垂直地震力引起的轴向应力（压）i=3 液压试验工况j=3 弯矩引起的轴向应力（拉或压）[σ]t设计温度下材料许用应力 B 设计温度下轴向稳定的应力许用值注2:σA1: 操作工况下轴向最大组合拉应力σA2: 操作工况下轴向最大组合压应力σA3: 液压试验时轴向最大组合拉应力σA4: 液压试验时轴向最大组合压应力σ: 试验压力引起的周向应力注3: 单位如下质量: kg 力:N 弯矩: N mm 应力: MPa计算结果地脚螺栓及地脚螺栓座基础环板抗弯断面模数mm3 4.63974e+08 基础环板面积mm2 1.31017e+06基础环板计算力矩N∙mm 16702.9 基础环板需要厚度mm 26.76 基础环板厚度厚度校核结果合格混凝土地基上最大压应力MPa 2.39地脚螺栓受风载时最大拉应力MPa 1.96 地脚螺栓受地震载荷时最大拉应力MPa 0.29地脚螺栓需要的螺纹小径mm 55.7337 地脚螺栓实际的螺纹小径mm 57.505 地脚螺栓校核结果合格筋板压应力MPa 60.81 筋板许用应力MPa 90.83 筋板校核结果合格盖板最大应力MPa 143.07 盖板许用应力MPa 140盖板校核结果¦不合格裙座与壳体的焊接接头校核焊接接头截面上的塔器操作质量kg28332.6 焊接接头截面上的最大弯矩N∙mm8.36647e+08对接接头校核搭接接头校核对接接头横截面mm285592 搭接接头横截面mm2对接接头抗弯断面模数mm3 3.38944e+07 搭接接头抗剪断面模数mm3对接焊接接头在操作工况下最大拉应力MPa21.44 搭接焊接接头在操作工况下最大剪应力MPa对接焊接接头拉应力许可值MPa81.36 搭接焊接接头在操作工况下的剪应力许可值MPa对接接头拉应力校核结果合格搭接焊接接头在试验工况下最大剪应力MPa搭接焊接接头在试验工况下的剪应力许可值MPa搭接接头拉应力校核结果主要尺寸设计及总体参数计算结果裙座设计名义厚度mm 20壳体和裙座质量kg 16682 附件质量kg 3336.39 内件质量kg 5724.42 保温层质量kg 2064.46 平台及扶梯质量kg 1268 操作时物料质量kg 3641.59 直立容器的操作质量kg 32816.8 直立容器的最小质量kg 24595.7 直立容器的最大质量kg 87717.7 液压试验时液体质量kg 58542.4 吊装时空塔质量kg 21163.2直立容器自振周期s 0.85 空塔重心至基础mm 15007.8 环板底截面上风弯矩N∙mm 9.9414e+08 环板底截面距离环板底截面上地震弯矩N∙mm 0 环板底截面上垂直地震力N 0操作时基础环板底截面的最大计算弯矩N∙mm 9.95023e+08风载对直立容器总的横推力N 50621.6 地震载荷对直立容器总的横推力N 0操作工况下容器顶部最大挠度mm 36.7446 容器许用外压MPa容器总容积mm3 5.85424e+10 直立容器总高mm 32162 第二振型自振周期s 0.14 第三振型自振周期s 0.05 注：内件质量指塔板质量,填料质量计入物料质量。
碳三塔操作指标
气分操作指标
一、脱丙烷塔工艺参数操作指标。
塔顶温度46℃左右
塔底灵敏板温度85℃左右
塔底温度95-100℃
塔顶压力 1.5-1.7MPa
二、脱丙烷他产品质量控制指标。
1、塔顶丙烷纯度：干气+丙烷+丙烯=99%以上为合格
2、塔底部碳四中丙烷含量小于1% 合格
三、紧急工况的处理。
（停水、电、汽、分）
1、遇到紧急工况需要停工时，首先停进料，关闭进料调节阀FV14501，关闭塔底温度控制调节阀TV14504，防止塔内超压，若压力高接近安全阀起跳压力时，打开回流罐顶部压力控制调节阀PV14503泄压。
2、紧急联系芳构化装置，切断C4采出至芳构化流量调节阀FV14502，并关闭后手阀。
防止串料。
3、关闭丙烷采出液位控制调节阀LV14502，并关闭后手阀。
防止不合格产品采出对产品罐的质量影响。
4、关闭回流泵P1405出口阀，及塔顶空冷。
（若停电时，只需关闭泵的出口阀。
）。
任务书3脱丙烷塔
《过程控制工程》课程设计任务书一、设计题目：脱丙烷塔控制系统设计二、设计目的：1、掌握控制系统的基本构成、原理及设计的方法和步骤。
2、掌握控制方案的设计、仪表选型的方法及管道流程图、仪表接线图、仪表安装等图的绘制方法。
3、掌握节流装置和调节阀的计算。
4、了解信号报警及联锁系统的设计和顺序控制系统的设计。
5、了解过程控制设计的设计文件构成及编制。
6、通过理论联系实际，掌握必须的工程知识，加强对学生实践动手能力和协作完成工程设计任务能力的培养。
三、设计所需数据：1、主要工艺流程和环境特征概况脱丙烷塔的主要任务是切割C3和C4混合馏分，塔顶轻关键组分是丙烷，塔釜重关键是丁二烯。
主要工艺流程如附图1所示：第一脱乙烷塔塔釜来的釜液和第二蒸出塔的釜液混合后进入脱丙烷塔，进料为气液混合状态，液化率为0.28。
进料温度为32℃，塔顶温度为8.9℃，塔釜温度为72℃。
塔内操作压力基本恒定在0.75MPa(绝压)。
采用的回流比约为1.13。
冷凝器由0℃丙烯蒸发制冷,再沸器加热用的0.15 MPa(绝压)减压蒸汽由来自裂解炉的0.6 MPa(绝压)低压蒸汽与冷凝水混合制得的。
和其他精馏塔一样，脱丙烷塔也是一个高阶对象，具有对象通道多、内在机理复杂、变量间相互关联、动态响应慢、控制要求高等特点。
假设该脱丙烷塔控制的主要目标是塔釜关键组分，可以再沸器的减压蒸汽流量为操纵变量构成控制系统，且此时再沸器的减压蒸汽流量是经常出现的扰动。
同时要保持塔进料稳定，以及塔釜液位与塔底A馏出物料均匀缓慢变化。
试设计自动控制，满足质量指标、物料指标、能量平衡及约束条件等要求。
脱丙烷塔所处的环境为甲级防爆区域,工艺介质为多种烃类混合物,沸点低、易挥发、易燃、易爆，生产装置处于露天，低压、低温。
主导风向由西向东。
2、仪表选型说明所选仪表应具有本质安全防爆性能等特点，电动Ⅲ型仪表在安全性、可靠性等方面已能满足要求。
电动仪表信号传送快且距离远，易与计算机配合使用，除控制阀外，可选用电动Ⅲ型仪表或采用数字式控制仪表。
脱丙烷塔设计
I-C4=
10.70
198.175
0.198
197.977
L-C4=
4.94
91.494
0.000
91.494
N-C4
4.90
90.753
0.000
90.753
T-C4=
8.74
161.874
0.000
161.874
I-C5
6.82
126.313
0.000
126.313
C-C4=
0.51
90.753
/
/
/
/
T-C4=
8.74
161.874
0.000
161.874
/
/
/
/
I-C5
6.82
126.313
0.000
126.313
/
/
/
/
C-C4=
0.51
9.446
0.000
9.446
/
/
/
/
合计
100
1852.100
845.728
1006.394
15.563
830.165
692.373
137.837
表2-2 脱乙烷塔各股物料组成
组分
102D流量Kmol/h
202D流量Kmol/h
203B流量Kmol/h
C2=
0.185
0.185
0
C2
8.520
8.367
0.153
C3=
701.059
7.011
694.048
C3
135.438
0
135.438
-脱丙烷塔原理
脱丙烷塔原理
《脱丙烷塔原理》
嘿，今天咱就来讲讲脱丙烷塔原理哈。
话说有一次我去参观一个化工厂，那里面就有脱丙烷塔呢。
我就像个好奇宝宝似的，凑过去仔细瞧。
这个脱丙烷塔啊，就好像是一个超级大的魔法罐子。
它的作用呢，就是把混合物中的丙烷给分离出来。
你可以想象一下，就像我们在一堆糖果里，要把红色的糖果挑出来一样。
它是怎么做到的呢？其实就是利用不同物质沸点的差异啦。
就像我们煮东西，有的东西容易煮熟，有的就需要煮久一点。
在脱丙烷塔里，温度慢慢升高，那些沸点低的物质就先变成气体跑出来啦，而丙烷呢，就乖乖地留在里面，等着被分离出来。
我在那看着，工人们在旁边忙碌着，各种管子啊、仪表啊，感觉好神奇。
我都有点看入迷了，一直在那琢磨这脱丙烷塔的原理，想着这玩意儿可真厉害呀，能把那么复杂的混合物给分得清清楚楚。
总之呢，脱丙烷塔就是通过这种巧妙的方式，把我们需要的丙烷给分离出来啦，是不是很有意思呀！这就是我对脱丙烷塔原理的一点小观察和体验啦，哈哈。
简单精馏塔严格计算
设计一脱丙烷塔。
已知进料量h kmol /100，原料压力MPa 0.1，温度50℃,组成如下表。
塔操作压力0.817()MPa A ，塔顶设全凝器，塔底设再沸器。
分离要求：塔顶异丁烷含量为0.06，塔底丙烷含量为0.06解：（一）、用简捷法得到如下基本参数（二）LM 法1、初步确定理论级数1）设8=S 、2=n 、6=m （包括塔釜、进料板）、74.1=R 3252.75=D 6748.24=W 逐板计算，结果列表：2）设7=S 、2=n 、5=m （包括塔釜、进料板）、74.1=R 3252.75=D 6748.24=W 逐板计算3）比较进料板液摩尔分数已经接近，可进入第一次循环。
2、第一次循环 1）塔顶塔底量调整1585.035.165.684977.05652.0=+-==∆A d 4004.062.538.42206.01871.0-=+-=∆B d4509.07076.122107.02924.22716.02716.02107.0-=+-=∆C d 0073.09972.4037.00028.00102.00102.00370.0=+-=∆D d归零化，使得∑=∆0d ，i iw d∆-=∆-2）根据调整后的数据进行塔的逐板计算，结果列表，各板的汽液流率和摩尔分数列表 3）温度分布 4）计算各板气液流率 5）计算换热器热负荷 6）计算各板汽体液体流率 7）核算各板气液组成（1）各板汽液流率和温度确定相对挥发度 （2）逐板计算3、采用同样的方法，经过4次循环，结果如下：基本达到要求。
故理论板数为7.。