丙烯丙烷精馏装置设计（回流比系数=1.6 处理量=80）

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1、化工原理课程设计1．概述精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛的应用。精馏过程在能量剂驱动下，使气、液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分由液相向气相转移，难挥发组分由`气相向液相转移，实现原料中各组分的分离。该过程是同时进行的传质、传热的过程。为实现精馏过程，必须为该过程提供物流的存储、输送、传热、分离、控制等的设备、仪表。由这些设备、仪表等构成精馏过程的生产系统，即所要设计的精馏装置。1．1塔型选择精馏塔是精馏装置的主体核心

2、设备。根据塔内件的特点，气液传质设备分为两大类：板式塔和填料塔。板式塔以塔板作为气液传质的基本构件。气体或蒸汽以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，塔内气液两相逐级接触，进行传质，气液两相各组分的浓度沿塔高呈阶梯式变化。而填料塔属微分接触型的气液传质设备，基本传质元件是填料。液体在填料表面呈膜状向下流动时气体作为连续相自下而上流动，气液两相间的传质通过填料表面的液膜进行，两相各组分浓度沿塔高呈连续变化。在进行气液设备设计时，首先要合理选择塔型选择时要综合考虑物料的性质、操作条件、塔设备的性能及塔设备的加工

3、、安装、维修等多种因素。（1）与物性有关的因素易起泡的物系，在处理量不大时，宜选填料塔，因为在板式塔中容易引起液泛，而填料塔能使泡沫破碎。具有腐蚀性的介质，采用填料塔，因填料可用非金属材料制作，如必须采用板式塔宜选结构简单，造价低廉的筛板塔，以便更换。粘性较大的物系，因板式塔传质效率太差，可采用尺寸较大的填料。含悬浮物，或易结垢、有结晶的物料一般不选用填料塔，以液流通道较大的板式塔为宜。操作过程中有热效应的系统，宜用板式塔为宜，因塔盘上有积液层，可安放传热管，进行有效的加热或冷却。（2）与操作条件有关的

4、因素若塔内气相传质阻力大，宜选用填料塔，因填料塔内气相流动呈湍流，液相呈膜状流动，反之，受液相阻力控制的系统，宜选用板式塔。低的液相负荷，一般不宜采用填料塔，因这种情况下，填料表面不能充分湿润，难以保证分离效率。大的液相负荷，可选用填料塔，若用板式塔宜选用流动阻力较小的筛板塔或浮阀塔。气液比波动较大时，宜采用板式塔。操作弹性，一般板式塔优于填料塔。塔型的选择并无统一的标准。如传统的观念认为塔径大于800mm时，优先考虑采用板式塔，小于800mm时，应采用填料塔。但自20世纪70年代以来，新型填料的开发和

5、应用，大塔中使用的填料效果优于板式塔的情况已相当普遍。就总体而言，板式塔由于其技术成熟、造价低廉、安装、检修及清洗方便等优点，一般更易于被有关厂家和设计者所接受。一般来说，对于物系无特殊工艺特性要求，且生产能力不是过小的精馏操作，宜采用板式塔。板式塔类型不同主要在于塔板结构的千差万别，通常按塔板结构的不同分为泡罩板、筛板、浮阀、网孔板、斜孔板、穿流栅板等。其中应用最多的是筛板和浮阀。根据设计任务书的要求我们采用筛板塔。1．2精馏塔操作条件的选择1．2．1操作压力精馏操作可以在常压、加压或减压下进行，操作

6、压力的大小应根据经济上的合理性和物料的性质来决定。提压操作可以减少气相体积流量，增加塔的生产能力，但也使物系的相对挥发度降低，不利分离，回流比增加或塔高增加，同时还使在沸器所用的热源品位增加，导致操作费用与设备费用的增加。但上述情况对于一般情况而言，对于我们所要处理的丙烯—丙烷物系来说，加压操作是优有利的。因为当我们在1.6MPa的压力下操作时，精馏塔内塔顶温度为42.97℃，塔底温度为52.79℃，这使得我们在冷凝器中可以使用品位较低的冷剂，再沸器可以使用品位较低廉价的热源，这样反而降低了能耗，也就降

7、低了操作费用。1．2．2进料状态进料可以是过冷液体、饱和液体、饱和蒸汽、气液混合物或过热蒸汽。不同的进料状态对塔的热流量、塔径和所需的塔板数都有一定的影响，通常进料的热状态由前一工序的原料的热状态决定。从设计的角度来看，如果来的原料为过冷液体，则可以考虑加原料预热器，将原料预热至泡点，以饱和液态进料。这样，进料不再需要热量使之汽化，进料全部以饱和气相状态进入精馏段。这时，精馏段和提馏段的气相流率接近，两段的塔径可以相同，便于设计和制造，另外，操作上也易于控制。对冷进料的预热器，可采用比再沸器热源温位低的

8、其他热源或工艺物流作为热源，从而减少过冷液体进料时再沸器热流量，节省高品位的热能，降低系统的有效能损失，使系统的用能趋于合理。但是，预热进料导致提馏段气、液流量同时减少，从而引起提馏段液气比的增加，为此削弱了提馏段各板的分离能力，使其所需的塔板数增加。1．2．3加热剂及加热方法再沸器的热源一般采用饱和水蒸气，因为其相对容易生产、输送、控制，并且具有较高的冷凝潜热和较大的表面传热系数。但考虑到我们所要处理的情况，再沸器中需要加热的塔釜液温度为