乙烯乙烷精馏塔及辅助设备设计（回流比系数=1.3 处理量=100）

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1、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。说明中对浮阀塔板式精馏塔以及再沸器的设计计算做了详细的阐述，对于其它诸如辅助设备和管路的设计等仅作简单说明。虽然已经尽可能地参考各方资料并作了数次修改，但是鉴于设计者经验有限，本设计中还存在许多错误及不足之处，希望各位老师不吝指教！不胜感激！！2005年6月29日-39-第1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。1.1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

2、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。-39-较常用的精馏塔包括筛板式、泡罩式以及浮阀式等。本设计为浮阀式精馏塔。浮阀塔综合了前两者的优点，取消了结构复杂的上升管和泡罩。为避免堵塞和漏夜过多，塔板上开孔比较大（标准直径为39mm），每个孔还装有可以上下浮动的浮阀。浮阀的开度可根据气体通过阀孔的气速自动调节。当气体负荷较低时，浮阀的开度较小，漏夜量不多；气

3、体负荷较高时，浮阀开度较大，阻力又不至于增加过多大，所以这种塔板操作弹性大，阻力比泡罩塔板大为减小，其生产能力大于泡罩塔板。另外，这种塔板的效率也较高。其主要缺点是浮阀使用过久后，由于频繁活动而易脱落或被卡住，操作失常。常用的浮阀有F1型和V4型两种，后者常用于减压塔。此外，浮阀还有条形型式的浮阀，如条形浮阀、方形浮阀和导向浮阀等，其性能较常规浮阀有所改进，在工业上得到了应用和推广。本设计选用F1型浮阀。1.2再沸器作用：用以将塔底液体部分汽化后送回精馏塔，使塔内气液两相间的接触传质得以进行。本设计采用立式热虹吸式再沸器，它是一垂直放置的管壳式换热器。液体在自下而上通过换

4、热器管程时部分汽化，由在壳程内的载热体供热。立式热虹吸再沸器的特点：●循环推动力：釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。-39-●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、或脏的传热介质。●塔釜提供气液分离空间和缓冲区。1.3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，使塔内气液两相间的接触传质得以进行，最常用的冷凝器是管壳式换热器。-39-第2章方案流程简介2.1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，并进行质量和热量的传递，使混合物中的组分达到高程度的分离，进而得到高纯

5、度的产品。流程如下：原料（乙烯和乙烷的混合液体）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。2.2工艺流程1.物料的储存和运输-39-精馏过程必须在适当的位置设置一定数量不同容积的原料储罐

6、、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的运行。2.必要的检测手段为了方便解决操作中的问题，需在流程中的适当位置设置必要的仪表，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，以便定期的检测维修。3.调节装置由于实际生产中各状态参数都不是定值，应在适当的位置放置一定数量的阀门进行调节，以保证达到生产要求，可设双调节，自动和手动并存，且随时进行切换。2.3设备选用精馏塔选用浮阀塔，配以立式热虹吸式再沸器。2.4处理能力及产品质量要求处理量：100kmol/h产品质量：（以乙烯摩尔百分数计）进料：xf＝65％塔顶产品

7、：xD＝99％塔底产品:xw≤1％-39-第3章精馏塔工艺设计3.1设计条件3.1.1工艺条件：饱和液体进料，进料乙烯含量xf＝65％（摩尔百分数）塔顶乙烯含量xD＝99％，釜液丙稀含量xw≤1％，总板效率为0.6。3.1.2操作条件：1）塔顶操作压力：P=2.5MPa（表压）2）加热剂及加热方法：加热剂——70℃热水加热方法——间壁换热3）冷却剂：某种制冷剂4）回流比系数：R/Rmin=1.33.1.3塔板形式：本设计采用F1型浮阀塔板。3.1.4处理量：Fh=100kmol/h3.1.5安装地点：大连3.1.6塔板设计位置