化工原理课程设计 - 正戊烷—正己烷常压精馏塔设计

江苏科技大学化工原理课程设计

化工原理课程设计

题目：正戊烷—正己烷常压精馏塔设计

专业：

姓名： 指导教师： xxx学院 xxx年xxx月

目 录

前言……………………………………………………………………………3 任务书…………………………………………………………………………4

1 概论

1.1 塔设备在化工生产中的作用和地位 .............................................................................................. 3 1.2 塔设备的分类及一般构造 .............................................................................................................. 3 1.3 对塔设备的要求.............................................................................................................................. 3 1.4 塔设备的发展及现状 ...................................................................................................................... 4 1.5 塔设备的用材.................................................................................................................................. 4 1.6 板式塔的常用塔型及其选用 .......................................................................................................... 4

1.6.1 泡罩塔： ............................................................................................................................. 5 1.6.2 筛板塔： ............................................................................................................................. 5 1.6.3 浮阀塔：............................................................................................................................... 6 1.6.4 舌形塔及浮动舌形塔： ....................................................................................................... 6 1.6.5 穿流式栅板塔： ................................................................................................................... 7 1.7 塔型选择一般原则 .......................................................................................................................... 7

1.7.1 与物性有关的因素 ............................................................................................................... 7 1.7.2 与操作条件有关的因素 ....................................................................................................... 7 1.7.3 其他因素............................................................................................................................... 8 1.8 板式塔的强化.................................................................................................................................. 8 2 塔板计算 .................................................................................................................................................. 10

2.1 设计任务与条件............................................................................................................................ 10

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2.2 设计计算 ....................................................................................................................................... 10

2.2.1 设计方案的确定 ................................................................................................................. 10 2.2.2 精馏塔的物料衡算 ............................................................................................................. 10 2.2.3 塔板数的确定 ......................................................................................................................11 2.2.4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 ..................................................................... 13 2.2.5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算……………………………………………………………..18 2.2.6 塔板主要工艺尺寸计算…………………………………………………………………..20 2.2.7 塔板流体力学验算………………………………………………………………………..24 2.2.8 塔板负荷性能图…………………………………………………………………………..26

3 塔附件设计………………………………………………………………………………………………30

3.1 接管——进料管………………………………………………………………………………...30 3.2 法兰……………………………………………………………………………………………...30 3.3 筒体与封头……………………………………………………………………………………...30 3.4 人孔……………………………………………………………………………………………...30 参考文献.........................................................................................................................................................31 附录.................................................................................................................................................................32

前言

化工原理课程设计是高等学校的一门专业必修课,通过本课程学习,有利于培养学生的独立工作、独立思考和运用所学知识解决实际工程技术问题的能力,是提高学生综合素质,使大学生向工程师转化的一个重要的教学环节。

蒸馏单元操作自古以来就在工业生产中用于分离液体混合物。它是利用液体混合物中各组分的挥发度不同进行组份分离的，多用于分离各种有机混合液，蒸馏有许多操作方式，按有没有液体回流，可分为有回流蒸馏与无回流蒸馏，有回流的蒸馏称为精馏。本次设计的要求是要设计正戊烷—正己烷常压精馏塔设计，用以分离正戊烷—正己烷的混合液。

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此次设计在盛建国老师的指导下进行，运用学过的基础知识，锻炼自己设计生产设备的能力。此次设计加深了我们对精馏操作的认识，锻炼了我们阅读化工原理文献并且搜集资料的能力，同时液培养了我们独立思考问题、分析问题、解决问题的能力，也培养了我们相互协作的能力，为今后实际工作的应用打好了基础。

由于设计者的水平有限，所设计的方案之中难免有不妥之处，希望老师给予批评指正。

任务书

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第1章 概论

1.1 塔设备在化工生产中的作用和地位:

塔设备是石油、化工生产中广泛使用的重要生产设备，在石油、化工、轻工等生产过程中，塔设备主要用于气、液两相直接接触进行传质传热的过程，如精馏、吸收、萃取、解吸等，这些过程大多是在塔设备中进行的。塔设备可以为传质过程创造适宜的外界条件，除了维持一定的压强、温度、规定的气、液流量等工艺条件外，还可以从结构上保证气、液有充分的接触时间、接触空间和接触面积，以达到相际之间比较理想的传质和传热效果 1.2 塔设备的分类及一般构造

分类：按照操作压力可分为加压塔、常压塔和减压塔，按操作单元分为精馏塔、吸收塔、介吸塔、反应塔、萃取塔、干燥塔，按形成相际接触界面分为：固定相界面塔和流动过程中形成的相界面塔，按内件结构分为板式塔和填料塔。

填料塔的结构：塔体为圆筒形,里面填充一定高度的填料,填料的下方有支承板,上方为填料压网及液体分布装置.操作时,液体经塔顶的液体分布器分散后沿填料表面流下而润湿填料,气体用机械输送设备从塔底进入,在压强差推动下,通过填料间的空隙与液体逆向接

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触,在填料表面进行传质,气,液两相的组成沿塔高连续地变。液体由上往下流动时,由于塔壁处阻力较小而向塔壁偏流,使填料不能全部润湿,导致气液接触不良,影响传质效果,称之为塔壁效应.为了防止塔壁效应,通常在填料层较高的塔中将填料分层装置,各层间设置液体再分布器,将液体重新分布后再送入下层填料.选择尺寸合适的填料,也可以减弱和防止塔壁效应.为分离气体可能夹带的少量雾状液滴,在塔顶还安装有除沫器.

板式塔的结构 板式塔的壳体通常为圆筒形,里面沿塔高装有若干块水平的塔板.液体靠重力作用自上而下逐板流向塔底,并在各块塔板的板面上形成流动的液层;气体则在压差推动下经塔板上的开孔由下而上穿过塔板上液层最后由塔顶排出. 1.3 对塔设备的要求

（1） 满足工艺要求（p 、 t 、 耐腐） （2） 生产能力大即气液处理量大 （3） 压力降小即流体阻力小 （4） 操作稳定，操作弹性大

（5） 效率高，即气液两相充分接触，相际间传热面积大。 （6） 结构简单、可靠、省材，制造、安装方便，设备成本低。 （7）操作、维修方便。 （8）耐腐蚀，不易堵塞。 1.4 塔设备的发展及现状

在化工、炼油和石油化学工业生产中,塔设备作为分离过程工艺设备,在蒸馏、精馏、萃取、吸收和解吸等传质单元操作中有着重要的地位。据统计,在整个化工工艺设备总投资中塔设备所占的比重,在化肥厂中约为21%,石油炼厂中约为20一25%,石油化工厂中约占10。若就单元装置而论,塔设备所占比重往往更大,例如在成套苯蒸馏装置中,塔设备所占比重竟高达75.7%。此外,蒸馏用塔的能量耗费巨大,也是众所周知的。故塔设备对产品产量、质量、成本乃至能源消耗都有着至关重要的影响。因而强化塔设备来强化生产操作是生产、设计人员十分关心的课题。 1.5 塔设备的用材

（1）塔体：钢材，有色金属或非金属耐腐蚀材料，钢壳衬砌衬、涂非金属材料。 （2）塔板：钢为主，陶瓷、铸铁为辅。

（3）填料：瓷、钢、铝、石墨、尼龙、聚丙烯塑料。 （4）裙座：一般为炭钢。

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