设计计算说明书计算外部分.docx
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设计计算说明书计算外部分
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Aspenplus或ProⅡ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
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
900
0.06
15408.46703
0.06599
正丁烷
7500
0.5
128409.3402
0.54994
正戊烷
6000
0.4
82751.3368
0.3544
正己烷
60
0.04
6927.85597
0.03334
合计
15000
1
233497.0
1
塔顶
组分
摩尔流率(mol/h)
摩尔分率
异丁烷
15332.805
0.9598
正丁烷
642.195
0.0402
正戊烷
0
0
正己烷
0
0
合计
15975.0
1
塔底
组分
摩尔流率(mol/h)
摩尔分率
异丁烷
87.008
0.0004
正丁烷
127771.248
0.5874
正戊烷
82744.608
0.3804
正己烷
6917.136
0.0358
合计
217520.0
1
表2全塔能量衡算表
cal/hr
Sum/cal/hr
进料热量QF
-7750000000
51420000000
塔底再沸器的热负荷QB
86810000000
塔顶冷凝器的热负荷QC
82390000000
51420000000
塔顶产品带出热量QD
-2423000000
损失的热量Ql
4341000000
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
46
77
压力/kPa
607.9500
638.4807
623.1488
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
61
80
0.746
37.549
26.258
32.992
严格计算
70
133
0.746
71.5998
37.0574
-
表5塔体初步设计表
塔直径D/mm
壁厚δ/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/mm
2000
12
450
1400
2662
600
75162
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/mm
2000
500
40
14
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/mm
300
150
10
伸出长度/mm
200
300
150
规格
Φ325×10
Φ159×6
Φ14×3
补强圈
外径D
550
300
-
内径d
329
163
-
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/mm
200
200
300
伸出长度/mm
200
200
200
接管
外径×厚度
Φ219×8
Φ219×8
Φ325×10
补强圈
外径D
400
400
550
内径d
223
223
329
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
1
1
1009
6000
固定管板式换热器
有效换热面积/m^2
传热系数a/(W/m^2*K)
传热系数a/(W/m^2*K)
总传热系数K/(W/m^2*K)
355.3
2987
2235
811.765
塔底再沸器
加热管数
公称直径/mm
公称传热面积/m^2
换热器类型
467
800
216.3
釜式再沸器
表9泵选型一览表
名称
型号
流量m³/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
80AY100A
45
85
2950
56
18,6
3
塔底泵
80AY60B
40
38
2950
60
6,9
3
进料泵
80AY100A
45
85
2950
56
18,6
3
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,2008
2李阳初、刘雪暖等.石油化学工程原理(上、下册).北京:
中国石化出版社,
2008
3冯新等.化工热力学.北京:
化学工业出版社,2009
4卢焕章等.石油化工基础数据手册.北京:
化学工业出版社,1982
5石油炼制及石油化工计算方法图表集(上、下册).中国石油大学(华东)
校内印刷,2009
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