(完整word版)脱丙烯精馏塔
2019年丙烯丙烯精馏装置设计化工原理课程设计.doc
过程工艺与设备课程设计任务书丙烯---丙烷精馏装置设计学院（系）：化工与环境生命学部专业：学生姓名：学号：指导教师：吴雪梅、李祥村评阅教师：吴雪梅、李祥村完成日期：2013年7月4日大连理工大学Dalian University of Technology前言本设计说明书包括概述、流程简介、精馏塔、再沸器、辅助设备、管路设计和控制方案共七章。
说明中对精馏塔的设计计算做了详细的阐述，对于再沸器、辅助设备和管路的设计也做了正确的说明。
由于只有两周的时间做，第二周内，我几乎每天都在熬夜写，只有封面、目录和前言部分为打印、其余部分均为手写，部分数据上可能会有一些错误，如保留位数的不同，计算的错误等。
前后的数据由于工程量浩大也许有不一致的地方，属于学生我自己的能力不够，请老师谅解！感谢老师的指导和参阅！目录第一章概述 (1)第二章方案流程简介 (3)第三章精馏过程系统分析 (5)第四章再沸器的设计 (14)第五章辅助设备的设计 (21)第六章管路设计 (25)第七章控制方案 (27)设计心得及总结 (28)附录一主要符号说明 (29)附录二参考文献 (31)第一章第二章第三章第四章概述精馏是分离过程中的重要单元操作之一，所用设备主要包括精馏塔及再沸器和冷凝器。
1．精馏塔精馏塔是一圆形筒体，塔内装有多层塔板或填料，塔中部适宜位置设有进料板。
两相在塔板上相互接触时，液相被加热，液相中易挥发组分向气相中转移；气相被部分冷凝，气相中难挥发组分向液相中转移，从而使混合物中的组分得到高程度的分离。
简单精馏中，只有一股进料，进料位置将塔分为精馏段和提馏段，而在塔顶和塔底分别引出一股产品。
精馏塔内，气、液两相的温度和压力自上而下逐渐增加，塔顶最低，塔底最高。
本设计为浮阀塔，浮阀的突出优点是效率较高取消了结构复杂的上升管和泡罩。
当气体负荷较低时，浮阀的开度较小，漏夜量不多；气体负荷较高时，开度较大，阻力又不至于增加较大，所以这种塔板操作弹性较大，阻力比泡罩塔板大为减小，生产能力比其大。
产.万吨异丙醇装置丙烯精制工段工艺设计脱乙烷塔部份()
年产万吨异丙醇装置丙烯精制工段工艺设计----脱乙烷塔部份摘要丙烯是石油化工的大体原料之一，在原油加工中具有重要作用。
由裂解气净化与分离工段的丙烯精馏塔分离出的丙烯除用于生产聚丙烯外，还大量地作为生产丙烯腈，丁醇，辛醇，环氧丙烷，异丙醇等产品的要紧原料。
为了更好的提高生产能力，本着投资少，能耗低，效益高的方式，本设计依照设计任务书中确信的生产任务进行的，年产万吨异丙醇，动工周期为8000小时/年，原料组成为乙烷、丙烯、丙烷、异丁烷，其中丙烯含量为%，按其各组分的沸点和相对挥发度的不同使各组分分离。
采纳简捷法初步算出了理论塔板数，利用恩特伍德公式确信最小回流比，然后以简捷法的计算结果作为初值，应用Aspen Plus 软件对丙烯精馏塔操作进行了稳态模拟，并以经济指标为目标函数，对操作条件进行了优化，得出了塔顶丙烯收率为%的最正确塔板数、回流比和进料位置（murphree板效率为60%）。
接着进行全塔模拟，仍然以塔顶丙烯收率为%为标准，确信了各塔（乙烯塔、乙烷塔、丙烯塔、丙烷塔、甲烷塔）的塔板数、回流比及进料位置（murphree板效率为60%）等设计参数。
以后改变整体模拟进程的进料组成（裂解气来源与模拟进程不同），即对进料组成进行微调后，能够测算整体装置弹性区间。
用Aspen Plus软件进行模拟，结果发觉本组整体装置模型结果的模拟结果与上一种进料组成相差不大。
经软件模拟，当丙烯含量处于%之间，乙烯含量处于之间的时候（油质介于轻柴油和抽余油之间）丙烯收率仍能够达到%的水平，此为整体装置的操作弹性区间。
由于对丙烯纯度要求极高，本文设计的精馏塔塔板数较多，丙烯塔较高。
最后以优化后的精馏塔结果为基础，确信了该塔的设备参数，塔径，浮阀塔盘，塔高，热负荷，从而设计了塔底再沸器，塔顶冷凝器和塔体要紧设备。
流程简单，投资较少，操作较为简单，大体能够知足丙烯优等品的工业生产。
本设计采纳多组分精馏，按挥发度递减流程方案，两塔流程设计即先通过脱乙烷塔塔顶分离出乙烷，再由丙烯塔精馏塔塔顶取得丙烯，其纯度为%以上，丙烯作为产品出装置为生产异丙醇提供原料，塔底的丙烷可作为商品出售或作为烧火油。
丙烯精馏塔过程模拟
阀塔板及筛板塔板相当 。塔内上下塔板平行旋 转 90°垂直安装 [见图 1 ( b) , ( c) ]。一方面由于 塔板上无常规的伸入下层塔板的降液管 ,另一方 面由于气相通过小孔可从不同方向喷射出来 ,因 此其处理能力较大 。
○—丙烷 ; ●—丙烯 ; △—丙二烯 图 3 丙烯精馏塔中丙烯 、丙二烯 、丙烷摩尔分数变化曲线
由图 3可见 ,丙烯与丙烷的分离主要集中在 提馏段 ,丙二烯的分离主要在提馏段的第 210 块 塔板之后 ,全塔灵敏板在 220～230块塔板间 。建 议在该处加装温度自控点 ,通过此点温度控制塔 釜再沸器加热蒸汽的量 。
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收稿日期 : 2006 - 10 - 25;修回日期 : 2007 - 01 - 05 作者简介 :孙卫国 (1973—) ,男 ,甘肃民勤人 ,在读工程硕士 。 从事化学工程研究工作 。
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石 化 技 术 与 应 用 第 25卷
2 工业过程模拟 2. 1 计算模型的选取
4 操作参数灵敏度分析 为了优化生产 ,需要了解工艺操作条件的最
优选择 ;为了满足装置今后改造的需要 ,应该了 解装置设计中的瓶颈 ,因此 ,有必要对丙烯精馏 塔的相关操作参数进行灵敏度分析 。以下是基 于丙烯精馏塔进料量为 16 000 kg / h时的操作灵 敏度分析 。 4. 1 进料位置对分离精度的影响
在 A spen Plus模拟软件中没有提供 DJ - 5 和 DJ - 3 类型的塔板形式 [ 7 ] ,笔者在对丙烯精馏 塔进行工业过程模拟之前 ,首先根据 DJ - 5 和 DJ - 3 型 塔 板 的 降 液 管 面 积 率 将 其 折 算 为 A spen Plus软 件 所 认 可 的 塔 板 形 式 。DJ - 5 和 DJ - 3 型塔板的板径分别为 3. 4, 3. 0 m ,降液管 面积 率 分 别 为 15. 12% , 15. 21% , 计 算 后 可 得 DJ - 5 型塔板的降液管宽度为 0. 437 m (双降液 管 A 板 )和 0. 414 m (单降液管 B 板 ) , DJ - 3 型 塔板的降液管宽度为 0. 385 m (双降液管 A 板 ) 和 0. 366 m (单降液管 B 板 ) ,如图 1 ( d)所示 。
丙烯-丙烯精馏装置设计化工原理课程设计
过程工艺与设备课程设计任务书丙烯---丙烷精馏装置设计学院（系）：化工与环境生命学部专业：学生姓名：学号：指导教师：吴雪梅、李祥村评阅教师：吴雪梅、李祥村完成日期：2013年7月4日大连理工大学Dalian University of Technology前言本设计说明书包括概述、流程简介、精馏塔、再沸器、辅助设备、管路设计和控制方案共七章.说明中对精馏塔地设计计算做了详细地阐述，对于再沸器、辅助设备和管路地设计也做了正确地说明.由于只有两周地时间做，第二周内，我几乎每天都在熬夜写，只有封面、目录和前言部分为打印、其余部分均为手写，部分数据上可能会有一些错误，如保留位数地不同，计算地错误等.前后地数据由于工程量浩大也许有不一致地地方，属于学生我自己地能力不够，请老师谅解！感谢老师地指导和参阅！目录第一章概述 (1)第二章方案流程简介 (3)第三章精馏过程系统分析 (5)第四章再沸器地设计 (14)第五章辅助设备地设计 (21)第六章管路设计 (25)第七章控制方案 (27)设计心得及总结 (28)附录一主要符号说明 (29)附录二参考文献 (31)第一章第二章第三章第四章概述精馏是分离过程中地重要单元操作之一，所用设备主要包括精馏塔及再沸器和冷凝器.1．精馏塔精馏塔是一圆形筒体，塔内装有多层塔板或填料，塔中部适宜位置设有进料板.两相在塔板上相互接触时，液相被加热，液相中易挥发组分向气相中转移；气相被部分冷凝，气相中难挥发组分向液相中转移，从而使混合物中地组分得到高程度地分离.简单精馏中，只有一股进料，进料位置将塔分为精馏段和提馏段，而在塔顶和塔底分别引出一股产品.精馏塔内，气、液两相地温度和压力自上而下逐渐增加，塔顶最低，塔底最高.本设计为浮阀塔，浮阀地突出优点是效率较高取消了结构复杂地上升管和泡罩.当气体负荷较低时，浮阀地开度较小，漏夜量不多；气体负荷较高时，开度较大，阻力又不至于增加较大，所以这种塔板操作弹性较大，阻力比泡罩塔板大为减小，生产能力比其大.缺点是使用久后，由于频繁活动而易脱落或被卡住，操作失常.所以塔板和浮阀一般采用不锈钢材料.2．再沸器作用：用以将塔底液体部分汽化后送回精馏塔，使塔内气液两相间地接触传质得以进行.本设计采用立式热虹吸式再沸器，它是一垂直放置地管壳式换热器.液体在自下而上通过换热器管程时部分汽化，由在壳程内地载热体供热.立式热虹吸特点：▲循环推动力：釜液和换热器传热管气液混合物地密度差.▲结构紧凑、占地面积小、传热系数高.▲壳程不能机械清洗，不适宜高粘度、或脏地传热介质.▲塔釜提供气液分离空间和缓冲区.3．冷凝器（设计从略）用以将塔顶蒸气冷凝成液体，部分冷凝液作塔顶产品，其余作回流液返回塔顶，使塔内气液两相间地接触传质得以进行，最常用地冷凝器是管壳式换热器.第二章方案流程简介1．精馏装置流程精馏就是通过多级蒸馏，使混合气液两相经多次混合接触和分离，并进行质量和热量地传递，使混合物中地组分达到高程度地分离，进而得到高纯度地产品.流程如下：原料（丙稀和丙烷地混合液体）经进料管由精馏塔中地某一位置（进料板处）流入塔内，开始精馏操作；当釜中地料液建立起适当液位时，再沸器进行加热，使之部分汽化返回塔内.气相沿塔上升直至塔顶，由塔顶冷凝器将其进行全部或部分冷凝.将塔顶蒸气凝液部分作为塔顶产品取出，称为馏出物.另一部分凝液作为回流返回塔顶.回流液从塔顶沿塔流下，在下降过程中与来自塔底地上升蒸气多次逆向接触和分离.当流至塔底时，被再沸器加热部分汽化，其气相返回塔内作为气相回流，而其液相则作为塔底产品采出.2．工艺流程1）物料地储存和运输精馏过程必须在适当地位置设置一定数量不同容积地原料储罐、泵和各种换热器，以暂时储存，运输和预热（或冷却）所用原料，从而保证装置能连续稳定地运行.2）必要地检测手段为了方便解决操作中地问题，需在流程中地适当位置设置必要地仪表，以及时获取压力、温度等各项参数.另外，常在特定地方设置人孔和手孔，以便定期地检测维修.3）调节装置由于实际生产中各状态参数都不是定值，应在适当地位置放置一定数量地阀门进行调节，以保证达到生产要求，可设双调节，即自动和手动两种调节方式并存，且随时进行切换.3．设备选用精馏塔选用浮阀塔，配以立式热虹吸式再沸器.4．处理能力及产品质量处理量： 70kmol/h产品质量：（以丙稀摩尔百分数计）进料：xf＝65％塔顶产品：xD＝98％塔底产品: xw≤2％第三章 精馏过程系统设计 ——丙烯、丙烷精馏装置设计第一节 设计条件1.工艺条件：饱和液体进料，进料丙烯含量xf ＝65％（摩尔分数） 塔顶丙烯含量xD ＝98％，釜液丙烯含量xw≤2％，总板效率为0.6. 2．操作条件：1）塔顶操作压力：P=1.62MPa （表压） 2）加热剂及加热方法：加热剂——水蒸气 加热方法——间壁换热 3）冷却剂：循环冷却水 4）回流比系数：R/Rmin=1.6. 3．塔板形式：浮阀 4．处理量：qnfh=70kmol/h 5．安装地点：大连 6．塔板设计位置：塔顶第二节 物料衡算及热量衡算一 物料衡算全塔物料衡算：nF q = nD q + nW qnF q F x =nD q D x +nW q W x nF q =60 kmol/h ，F x =0.65 ,D x =0.98 , W x =0.02解得：nD q =45.93 kmol/h ，nW q =24.06 kmol/h进料状态混合物平均摩尔质量V M =0.98*42+0.02*44=42.04kg/kmol 。
丙烯精制塔工艺设计
毕业设计（论文）手册学院：职业技术学院专业班级：化工 0832姓名：杨文龙指导教师：王景芸2011 年 6 月毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）评阅书毕业设计（论文）评阅书毕业答辩情况表答辩时间：年月日摘要本人所设计所依据的是以丙烯精制塔为设计原型。
我所设计的题目是年产60000吨丙烯精制塔设计，开工周期为7900小时/年，其中原料主要组成为丙烯，丙烷，丁烷等组分，按各组分的沸点和相对挥发度的不同使各组分分离。
工艺流程说明如下：原料（丙稀、丙烷、丁烷的混合液体）经进料管由精馏塔中的某一位置（进料板处）流入塔内，开始精馏操作；当釜中的料液建立起适当液位时，再沸器进行加热，使之部分汽化返回塔内。
气相沿塔上升直至塔顶，由塔顶冷凝器将其进行全部或部分冷凝。
将塔顶蒸气凝液部分作为塔顶产品取出，称为馏出物。
另一部分凝液作为回流返回塔顶。
回流液从塔顶沿塔流下，在下降过程中与来自塔底的上升蒸气多次逆向接触和分离。
当流至塔底时，被再沸器加热部分汽化，其气相返回塔内作为气相回流，而其液相则作为塔底产品采出。
设计时，依次进行了物料衡算、热量衡算、塔结构的相关工艺计算，及换热设备的计算及附属设备的选型。
设备选型方面主要按照现场实际，并兼顾工艺控制要求与经济合理性。
随着先进控制技术的兴起，关键控制指标由定值控制向区间控制转变，调节变量与控制变量的关系由单对单向多变量预估控制转变。
它是装置控制技术发展的方向，正在逐步普及。
为了为装置以后上先进控制提供方便，我们在设计时，注意为塔顶温度，塔底温度，回流量等指标保留较大的操作弹性。
关键词：丙烯；精馏塔；物料衡算；热量衡算；塔温；操作弹性；目录1.前言 (1)1.1丙烯概述 (1)1.1.1主要特性 (1)1.1.2危险性 (1)1.2丙烯行业特点 (2)2.丙烯精制塔的工艺计算 (3)2.1原始数据 (3)2.2物料衡算 (4)2.2.1关键组分 (4)2.2.2计算塔顶小时产量 (4)2.2.3计算塔釜质量组成 (4)2.2.4质量分数转换 (5)2.2.5计算进料量和塔底产品量 (5)2.2.6物料衡算计算结果 (6)2.3塔温的确定 (6)2.3.1确定进料温度 (6)2.3.2确定塔顶温度 (6)2.3.3确定塔釜温度 (7)2.4塔板数的计算 (7)2.4.1最小回流比的计算 (7)2.4.2计算最少理论板数 (9)2.4.3塔板数和实际回流比的确定 (9)2.5确定进料位置 (10)2.6全塔热量衡算 (10)2.6.1冷却器的热量衡算 (10)2.6.2再沸器的热量衡算 (11)2.6.3全塔热量衡算 (11)2.7板间距离的选定和塔径的确定 (12)2.7.1计算混合液塔顶、塔釜、进料的密度及气体的密度 (12)2.7.2求液体及气体的体积流量 (13)2.7.3初选板间距及塔径的估算 (14)2.8浮阀塔塔板结构尺寸确定 (15)2.8.1塔板布置 (15)2.8.2溢流堰及降液管设计计算 (16)2.9水力学计算 (17)2.9.1塔板总压力降的计算 (18)2.9.2雾沫夹带 (18)2.9.3淹塔情况校核 (22)2.10浮阀塔的负荷性能图 (22)2.10.1雾沫夹带线 (22)2.10.2液泛线 (24)2.10.3降液管超负荷线 (25)2.10.4泄露线 (25)2.10.5液相下限线 (25)2.10.6操作点 (26)2.11塔的附属设备计算 (27)2.11.1再沸器的计算 (27)2.11.2塔顶冷凝器的计算 (27)2.11.3确定塔体各接管及材料 (28)3.总结 (30)4.致谢 (32)设计参考资料 (33)1.前言1.1丙烯概述【6】丙烯（propylene,CH2=CHCH3）常温下为无色、无臭、稍带有甜味的气体。
丙烯精馏塔塔底丙烷馏分油的精制
辽化 ） 丙烯精馏塔塔底 丙烷馏 分油其主要组 分是
丙烷 、 丙烯及少量聚合物 （ ） 绿油 。作为裂解用料 ，
因其含有绿油 ， 故在裂解工艺条件下易产生结焦 ，
缩短了裂解炉 的运行周 期。为此 ， 辽化建成一套
维普资讯
基 渡 恭
乙 工 ０，１３４ 烯 业２ １）７０ ０８ ６（
叨Ｍ Ⅵ ＥＮ Ｎ ｓ Ｙ Ｅ Ｉ ＤＵ １
丙 烯精 馏 塔 塔 底 丙 烷 馏 分 油 的 精 制
李玉 民
（ 隆成燃气有限公司， 辽阳，１ ０ ） １１ ３ ０
摘 要： 介绍 了中国石油辽 阳石化分公司 乙烯厂丙烯精馏塔塔 底油 一丙炕馏分油 的精制 工艺。该 工
（） ５塔底绿油冷却器。
１ ， 台 型号 Ａ Ｓ２ —４０—１ ／９— ． Ｅ ３５ ． ０—３ １ ２ Ｉ
联结
（） ６ 进料泵。
２台， 屏蔽式； 扬程 ： １ ； １ ７ｍ
流量 ： ． ｍ ； ３５ ３
再沸 １ 绿油出 １ ２ １ ２ １
功率： ． ｋ ７５ Ｗ。
丙二烯 ：． ； ０５ ７
碳 四： ．４ ００ ；
塔底绿油经绿油冷却器 Ｅ ０ 冷却 ， ｌ３ 其冷却液送入
冷却水
储罐 Ｒ０ 。塔底绿油及塔顶产 品均作为装置产品 １ ６
外销 。塔顶 产 品不 含 碳 五 以上 组 分 ， 含 少 量 碳 可
四组分但不超过 １％。 Ｏ
１ ２ 工艺设 备 ．
丙烷馏分油的精制是 以脱 出绿油为 目的的化
丙烷馏分油 的精制装置 ， 以脱 出丙烷馏分油 中的
丙烯精馏
第三章 精馏过程系统设计————丙烯、丙烷精馏装置设计3.1 设计条件1. 工艺条件：饱和液体进料，进料丙烯含量xf ＝65％（摩尔分数） 塔顶丙烯含量xD ＝98％，釜液丙烯含量xw≤2％，总板效率为0.6。
2．操作条件：1）塔顶操作压力：P=1.62MPa （表压） 2）加热剂及加热方法：加热剂——水蒸气 加热方法——间壁换热 3）冷却剂：循环冷却水 4）回流比系数：R/Rmin=1.4。
3．塔板形式：筛板 4．处理量：qnfh=70kmol/h 6．塔板设计位置：塔底3.2 物料衡算及热量衡算1物料衡算：w d f Wx Dx Fz WD F +=+= 其中： D ——塔顶采出 W ——塔底采出 F ——进料量Xd ——塔顶产品组成，摩尔分数Xw ——塔底产品组成，摩尔分数 Zf ——进料组成，摩尔分数解得结过果： h kmol D /9375.45= h kmol W /0625.24= 2．求质量流量：Md=0.98*42+0.02*44=42.04 kg/kmol; Mw=0.02*42+0.98*44=43.964 kg/kmol; Mf=0.65*42+0.35*44=42.7 kg/kmol则 qMd = D •Md/3600 =0.5364kg/s ; qMw = W•Mw/3600 =0.2939kg/s qf=F•Mf/3600=0.8303 kg/s 其中：Md ，Mw ，Mf ——塔顶，塔底，进料物流摩尔质量kg/kmol ； qMd ，qMd ，qf ——塔顶。
塔底，进料物流质量流量kg/s 。
3. 塔内气、液相流量：1）精馏段：L =R •D; V =(R+1)•D;2）提馏段：L'=L+q •F; V'=V-(1-q)•F; L'=V'+W; 其中q=1；则：L’=L+F; V’=V 4. 热量衡算1）再沸器热流量：Qr=V'•r'再沸器加热蒸气的质量流量：Gr= Qr/Rr2）冷凝器热流量：Qc=V •Cp •(t2-t1)冷凝器冷却剂的质量流量：Gc= Qc/(Cl •(t2-t1))3.3 塔板数的计算1 相对挥发度的计算：通过对给定的温度—组成表格，计算相对挥发度α α=Ka/Kb=(ya*xb)/(yb*xa)计算后平均，算得，1.72Mpa （绝）下α=1.131583 1.82Mpa （绝）下α=1.127408 平衡关系：x=y/(α-(α-1)y). 2 估算塔底的压力：已知塔顶的压力为1.62Mpa （表） 即1.72Mpa （绝） 工程经验每块塔板压降100mm 液柱，丙烷-丙烯：密度 460。
年产6万吨丙烯分离工段设计
大家好，此论文为本人原创，应该是目前比较准确的设计了，修正了之前版本的许多B U G，免费传到网上就是方便后人做毕业设计，本文只有操作弹性算错了，实在不想改了，我也希望大家再做完自己的毕业设计之后也可以无偿的传到网上，只为了我们的弟弟妹妹们！欢迎大家转载！沈阳化工大学最大的C F q q群118202862欢迎你的加入！沈阳化工大学本科毕业论文题目：6万吨/年丙烯分离工段设计院系：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：学生姓名：指导教师：论文提交日期：2011年6月24日论文答辩日期：2011年6月28日沈阳化工大学毕业设计（论文）答辩成绩评定沈阳化工大学化学工程学院毕业设计（论文）答辩委员会于2011年6月日审查了化学工程与工艺专业学生潘晓升的设计（论文）设计题目：6万吨丙稀分离工段工艺设计设计专题：6万吨丙稀精馏塔的工艺设计设计说明书共90页，设计图纸2张指导教师：范天博评阅人：毕业设计（论文）答辩委员会意见：成绩：学院答辩委员会主任委员签字年月毕业设计（论文）任务书化学工程学院院（系）化学工程与工艺专业2007—08班学生：潘晓升内容摘要丙烯是石油化工的基本原料之一，在原油加工中具有重要作用。
由裂解气净化与分离工段的丙烯精馏塔分离出的丙烯除了用于生产聚丙烯外，还大量地作为生产丙烯腈，丁醇，辛醇，环氧丙烷，异丙醇等产品的主要原料。
为了更好的提高生产能力，本着投资少，能耗低，效益高的想法，本文对年产6万吨丙烯精馏塔进行了设计。
本设计首先采用简捷法初步算出了理论塔板数，利用恩特伍德公式确定最小回流比，然后以简捷法的计算结果作为初值，应用Aspen Plus软件对丙烯精馏塔操作进行了稳态模拟，并以经济指标为目标函数，对操作条件进行了优化，得出了塔顶丙烯收率为99.6%的最佳塔板数、回流比以及进料位置（murphree板效率为60%）。
接着进行全塔模拟，依然以塔顶丙烯收率为99.6%为标准，确定了各塔（乙烯塔、乙烷塔、丙烯塔、丙烷塔、甲烷塔）的塔板数、回流比及进料位置（murphree板效率为60%）等设计参数。
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1. 设计题目：试设计一座分离乙烷和丙烯的板式连续精馏塔。 2. 设计任务 物料处理量 10万吨/年 进料组成
组分 CH4 C2H6 C3H6 C3H8 C4H10 总合 组成 0.05 0.35 0.15 0.20 0.25 1.00
分离要求: 塔顶产品:丙烯含量 2% 不出现丙烷及更重组分 塔底残液:乙烷含量2% 不出现甲烷 塔操作条件:平均操作压力:27.4atm 进料热状况: 饱和液体进料 进料温度: 26℃ 回流比: 自选 单板压降: ≦0.7kPa 塔板类型: 自选 工作日:每年300天,每天24小时连续运行
3.1.2 清晰分隔物料衡算 确定轻重关键组分,选取C2H6为轻关键组分 ,C3H6为重关键组分。由于精馏的任务是把C2H6、C3H6与CH4、C3H8、C4H10混合物分开,按清晰分割情况确定各组分在塔顶、进料和塔底的数量，组成以及操作温度 。
3.1.3 计算塔顶塔底组成,塔顶塔底温度 1.各组分平均摩尔质量
0.0516.040.3530.700.1542.0810.2044.0970.2558.12440.99/MkgKmol
进料量F=81.010(30024)338.84/MKmolh 由进料组成，进料量按清晰分割求'D，'W 1.F=338.84Kmol/h 0.02DhX 0.02WlX 2.乙烷为轻关键组分，丙烯为重关键组分。 3.
338.840.35118.594/338.840.1550.826/lhfKmolhfKmolh
4.计算1Liif hiihf
1338.84(0.050.35)135.54Liif 203.30hiihf
5.0.02135.54203.3010.0210.020.020.0210.024.094LW 118.5944.094114.5llldfW 0.02((4.094135.54)110.022.68DhhLlDhXdWfX
50.8262.6848.146hhhWfd 114.527.974.0942.680.05648.146lLhhdWdW
D=114.5+2.68+338.84×0.05=134.122 W=4.094+48.146+338.84×(0.25+0.20)=204.72
1.塔顶温度Dt。由露点方程计算 查2.74MpaT=397.4siap
设1℃ 组分 CH4 C2H6 C3H6 C3H8 C4H10 DiX 0.1263 0.8537 0.01998 0 0
组分 CH4 C2H6 C3H6 C3H8 C4H10
iZ 0.05 0.35 0.15 0.20 0.25 1.00 if 16.942 118.594 50.826 67.768 84.71 338.84
iD 16.942 114.5 2.68 0 0 134.122
DiX 0.1263 0.8537 0.01998 0 0 1
iW 0 4.094 48.146 67.768 84.71 204.72
wiX 0 0.019998 0.235 0.331 0.4138 1 iK 5 0.94 0.3 0.26 0.07 1.00051.01iiyk 2.塔底温度wt.由泡点方程： wt=82℃=179.6°F 组分 CH4 C2H6 C3H6 C3H8 C4H10 wiX 0 0.019998 0.235 0.331 0.4138
iK 8.6 2.8 1.35 1.25 0.51
0.998ix 不清晰分割验证 求以重关键组分 为对比组分的各组分的平均相对挥发度 计算列表如下： i DiK ihDa WiK ihWa iha
CH4 5 16.67 8.6 6.37 10.30 C2H6 0.94 3.13 2.8 2.07 2.55 C3H6 0.3 1 1.35 1 1 C3H8 0.26 0.87 1.25 0.93 0.81 C4H10 0.07 0.23 0.51 0.38 0.30
iDihDhKaK iWihW
h
Kak 1/2(.)ihihdihWaaa
代入汉斯特别克公式，得到
loglog(/)log(/)log(/)log(/)logloglg0.056lg27.97log0.056log2.55log1.251.4471.250.4071.256.63logiHiHlHLHihihihadwdwdwdwaaaa
以重关键组分丙烷为对比组分,分别将除关键组分以外的各组分的平均相对挥发度 iha代入上式求得 (/)idw 进一步求得 id iw Dix wix 列表如下：
if i
(/)idw
id iw Dix wix
iha 16.942 CH4 2.92×510 16.932 55.810 0.125 46.1410 10.30 118.594 C2H6 28.18 114.53 4.064 0.85 0.0199 2.55 50.826 C3H6 0.056 2.695 48.125 0.0199 0.236 1 67.768 C3H8 0.0138 0.922 66.846 0.0068 0.328 0.81 84.71 C4H10 51.9110 31.6210 84.708 51.210 0.416 0.30 338.84 / 135.11 203.74 1.000 1.000 /
0.019DHX(小于2％） 0.019WLX(小于2％）
均小于规定的浓度值 符合要求。 3.1.4 由恩德伍德方程计算 Rmin 塔顶塔底平均温度是：T=50℃.以重组分C3H8为对比组分 ，求各组分的相对挥发度 查各组分在397.4MPa 50℃下的 K值 列表计算如下: i iZ iK iha
CH4 0.05 7.4 8.6 C2H6 0.35 2 2.33 C3H6 0.15 0.86 1 C3H8 0.20 0.77 0.9 C4H10 0.25 0.28 0.33
由于是泡点进料 所以 e=0
由1ciiiiaZea e=0,通过试差计算求θ
列表计算 组分 iZ iiiaZa 1.35 1.356 1.36
CH4 0.05 8.6 0.059 0.059 0.055 C2H6 0.35 2.33 0.837 0.842 0.845 C3H6 0.15 1 0.429 0.421 0.417 C3H8 0.20 0.9 0.4 0.395 0.39 C4H10 0.25 0.33 0.08 0.081 0.081
计算得=1.356 各组分塔顶含量如下表 i CH4 C2H6 C3H6 C3H8 C4H10
dix 0.125 0.85 0.0199 0.0068
0 1
ia 30.43 7.83 3.17 2.91
1
112.07ciDimiiaxRa
1.07mR所以该塔最小回流比为1.07 3.3 由芬斯克方程计算mN
0.85dlx 0.0199wlx 0.0199dhx 0.236whx 求塔顶。塔底温度，压力为2.74Mp条件下的相对挥发度，计算列表如下： 温度 iK iK lha
C2H6 C3H6
1dt 0.94 0.3 3.13
w82t 2.8 1.35 2.07 ,,2.25lhlhDlhWaaa log(0.86/0.014)(0.24/0.008)log2.256.657mN块
所以最小理论板数为8块
3 .3 由经验公式确定理论塔板数 操作回流比一般定为最小回流比的 1.2 ---2倍，取R=1.6mR=1.8
1.81.10.2512.8mRRxR
0.391TmTNNyN
查吉利兰图得 y=0.39 12.1TN块
3.4 由奥康奈尔图确定板效率 该塔平均操作温度 1/2()50dwttt
列表计算
当 P=2.74Mpa 50℃ 查得2lk 0.86hk i FiixZ li .Filix
CH4
0.05 0 0
C2H6
0.35 0 0
C3H6
0.15 0.078 0.0117
C3H8
0.20 0.086 0.0172
C4H10
0.25 0.147 0.0368
1.000 / 0.066