设计计算说明书计算外部分.doc

化工原理课程设计本 科 课 程 设 计 题 目：360吨/天四组分轻烃分离塔设计 学生姓名：卞嘉祺学 号：10031827专业班级：化学工程与工艺10-8班指导教师：王万里 2013年8月19日2013年9月6日化工原理课程设计任务书专业 化学工程与工艺 班级： 10级 8 班 学生：卞嘉祺 u24一 、题 目设计一连续操作精馏装置，用以分离 轻烃 混合物。二、原 始 数 据1、原 料处理量 360 吨/天组成（质量分率） iC4：0.06， nC4：0.50 ，nC5：0.40 ，nC6：0.04。进料状态（气化分率） 0 2、 产品要求塔顶产品 iC4收率99.5% 塔底产品 nC4收率99.5% 三、 设计要求 1. 用Mathcad 、Excel或手算完成塔的简捷计算及塔板设计、换热器等的选用2. 若在设计前已完成Aspen plus或Pro软件的学习，采用软件完成塔的严格设计3. 用Autocad绘制流程简图、浮阀排列图、塔体总图及塔盘装配图4. 说明书（电子版）5. 提交电子版文档及纸板：设计说明书、计算源程序、图纸发出日期 2013 年8 月19 日 交入日期 2013年 9 月 9 日 指导教师 摘要轻烃混合物异丁烷、正丁烷、正戊烷、正己烷采用精馏原理，利用一连续操作精馏塔，将其分离，并达到塔顶产品异丁烷收率99.5%，塔底产品正丁烷收率99.5%的产品分离要求。 化工原理课程设计内容包括设计方案的确定、精馏塔的化工工艺计算、结构计算、附属设备的选型与校核、工艺流程图的绘制、主体设备的图的绘制及设计说明书的编写等。而且要求对所设计的过程方案进行模拟、优化。本次设计运用到AspenPlus、MathCAD、AutoCAD、HTRI等软件，综合运用所学的化工方面的知识，提高学生学以致用的能力。关键词：轻烃分离、工艺计算、设备计算、精馏目 录第1章 前言1第2章 流程简图2第3章 精馏塔工艺设计33.1 全塔物料衡算33.2 塔的适宜工作条件5 3.2.1 操作压力的确定5 3.2.2 操作温度的确定63.3 清晰分割验证83.4 最小回流比计算103.5 最小理论板数计算113.6 实际回流比、塔板数进料位置的计算11 3.7 Aspen严格计算13第4章 能量衡算144.1冷凝器的热负荷144.2塔顶带出的热量144.3进料带入的热量144.4 塔底产品带出的热量154.5塔底再沸器热负荷154.6散失周围的热量154.4 确定冷却水及蒸汽用量15第5章 板式精馏塔塔板设计175.1塔径的计算175.1.1计算精馏段塔径175.1.2计算提馏段塔径215.2塔板设计275.2.1溢流装置设计275.2.2溢流堰的尺寸选择275.2.3降液管285.2.4浮阀设计295.2.5开孔率的选择295.2.6塔板布置305.2.7塔板水力学校核315.2.8雾沫夹带量335.2.9降液管内页面高度345.2.10漏液355.2.11液体在降液管内的停留时间及流速365.2.12塔板的负荷性能图37第6章 塔体的初步设计416.1塔体材料选择416.2塔体基础数据计算416.3接管设计426.4塔辅助设备选用43设计结果汇总53致谢57总结58参考文献59设计结果汇总表1 清晰分割下的物料衡算表进料组分质量流率kg/h质量分率摩尔流率kmol/h摩尔分率异丁烷9000.0615408.467030.06599正丁烷75000.5128409.34020.54994正戊烷60000.482751.33680.3544正己烷600.046927.855970.03334合计150001233497.01塔顶组分摩尔流率 (mol/h)摩尔分率异丁烷15332.8050.9598正丁烷642.1950.0402正戊烷00正己烷00合计15975.01塔底组分摩尔流率(mol/h)摩尔分率异丁烷87.0080.0004正丁烷127771.2480.5874正戊烷82744.6080.3804正己烷6917.1360.0358合计217520.01表2 全塔能量衡算表cal/hrSum/cal/hr进料热量QF-775000000051420000000塔底再沸器的热负荷QB86810000000塔顶冷凝器的热负荷QC8239000000051420000000塔顶产品带出热量QD-2423000000损失的热量Ql4341000000塔底产品带出热量QW-32880000000表3 塔操作条件设计表回流罐进料塔顶塔底温度45 73 4677 压力/kPa607.9500638.4807623.1488 675.8107 表4 塔工艺数据表理论板数实际板数板效率回流比最小回流比最小理论板数简捷计算61800.74637.54926.25832.992严格计算701330.74671.599837.0574-表5 塔体初步设计表塔直径D/mm壁厚/mm人孔规格Dg/mm塔顶空间高度HD/mm塔底空间高度HB/mm进料空间高度HF/mm筒体的总高度H/mm2000124501400266260075162表6 封头设计封头公称直径Dg/mm封头曲面高度h1/mm封头直边高度h2/mm封头厚度S/mm20005004014表7 接管设计数据表名称塔顶蒸汽出口罐塔顶回流罐进料管公称直径/mm30015010伸出长度/mm200300150规格325101596143补强圈外径D550300-内径d329163-名称塔底出料管塔底至再沸器接管再沸器重返塔公称直径/mm200200300伸出长度/mm200200200接管外径厚度2198219832510补强圈外径D400400550内径d223223329表8 换热设备数据表换热设备数据表名称管程数壳程数管总数管长/mm换热器类型塔顶冷凝器1110096000固定管板式换热器有效换热面积/m2传热系数a/(W/m2*K)传热系数a/(W/m2*K)总传热系数K/(W/m2*K)355.329872235811.765塔底再沸器加热管数公称直径/mm公称传热面积/m2换热器类型467800216.3釜式再沸器表9 泵选型一览表名称型号流量m/h扬程m转速r/min效率%轴功率kW必须汽蚀余量m塔顶回流泵80AY100A458529505618,63塔底泵80AY60B40382950606,93进料泵80AY100A458529505618,63致谢在本次课程设计过程中，我得到了指导老师王万里老师的悉心指导和同学的热情帮助，在此向他们表示感谢！总结在本次设计中，我了解了精馏塔的设计以及对于Aspen、AutoCAD等一系列辅助设计软件的使用有了基本的了解。在本次设计中，我深刻了解到课本知识的掌握尚不全面，仍需要全面的学习。参考文献1 刘雪暖等.化工原理课程设计.山东东营：中国石油大学出版社，200