化工原理板式塔课程设计

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1、中国石油大学（华东）化工原理课程设计学生姓名：汪勇专业班级：化学工程与工艺卓越09-2班学号：指导教师：李军实习时间：2012.8.27～2012.9.9任务书一、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：525吨/天；组成：nC3,0.1800，iC4,0.1000，nC4,0.3000，iC5,0.1200，nC5,0.3000(wt-fr)；进料状态：e=0.35。2、产品要求塔顶产品：nC4收率98.5%；塔底产品：iC5收率98.5%。三、设计要求1.用Mathcad完成简捷计算及塔板设计、换

2、热器的选用及塔主体设备机械设计；2.用Aspenplus（学号为单号）或ProⅡ（学号为双号）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.说明书提纲（见附页）；5.提交电子版及纸板：设计说明书、计算源程序、图纸。目录1.工艺计算31.2操作压力计算51.6.非清晰分割下的物料衡算61.7.回流比和最小理论板数的计算81.8.实际塔板数的计算101.9.全塔热量衡算102．塔板的设计和计算122.1塔直径及塔板部件尺寸设计122.2塔板上流体流行的选择182.3降液管及溢流堰尺寸的确定182.

3、3.1精馏段182.3.2精馏段192.4阀门及其排列方式：192.5塔板布置202.5.1精馏段207.参考文献411.工艺计算1.1清晰分割物料衡算组分符号ABCDE组成nC3iC4nC4iC5nC5质量分数0.180.100.300.120.30进料质量分数转化为摩尔分效：进料的平均相对分子质量清晰分割法进行全塔物料衡算已知：进料的质量流量为525吨/天，其中轻关键组分是nC4,重关键组分是iC5,采用清晰分割进行全塔的物料衡算：如下所示：已知：1.2操作压力计算ABCDE进料F0.2430.1030.3070.0990.248塔

4、顶D0.37470.15790.46430.00310塔底W000.01750.27670.7058根据泡点方程：假设回流罐顶部的压力为7.5atm，在t=40℃，由相平衡常数图查得：结果已经非常接近于1，所以可以认为假设成立，因此回流罐顶部的压力为：塔顶压力：P=7.5atm1.3.计算塔顶的温度取塔顶到回流罐的压降为：ΔP=0.16atm假设塔顶温度为50℃ΔP，在压力为7.66atm下，查平衡常数图可得：根据露点方程结果接近于1，所以假设成立，则塔顶温度为：tD=50℃1.4.计算塔底温度假设总共有23块塔板，每个塔板的压降为4m

5、mHg，全塔总压降为92mmHg。塔底压力：设塔底的温度为114℃,在PW下查平衡相图得：由泡点方程：结果接近于1，所以假设成立，塔顶温度为5.计算进料温度和进料压力查相平衡图可得：假设进料温度为66℃，进料位置为第10块塔板。则进料位置压力为：结果非常接近于1，因此假设成立。1.6.非清晰分割下的物料衡算根据：αi=Ki/Kh可以求得塔顶和塔底的相对挥发度塔顶：塔底：各组分的平均相对挥发度：根据亨斯别克公式可得：将以上结果应用于A,D组分：由以上检验，可以得出XAW,XBW,XEW,的含量均在0.00001以下，则可以得到清晰分割成立

6、。1.7.回流比和最小理论板数的计算塔底和塔顶的平均温度tm=(tD+tW)/2=82℃,压力为7.5atm，查相平衡图如下表所示，计算出相对挥发度，以重组分nC5作为对比组分。表2各组分对nC5相对挥发度表组分ABCDEKi3.231.711.40.650.5156.273.322.721.261.00根据恩德伍德公式：将以上数据带入（2）式：取初值：x=1.4θ=root(f(x),x)θ=1.666将结果带入（1）式中得：根据亨斯别克方程：轻组分在塔顶、塔底的相对挥发度如下表：表3：轻重关键组分在塔顶、塔顶、相对挥发度KCKDα=

7、KC/KD塔顶0.690.282.464塔底2.081.081.926α=2.464*1.926=2.178将结果带入芬斯克方程：取R=(1.11.51.752.12.42.62.83.0)X=(0.330.1880.2620.3450.4030.4360.4660.492)查吉利兰图得：Y=(0.670.480.390.350.320.300.280.26)n=(1.0671.4551.6982.0372.5232.7172.911)做出N*(R+1)—R/Rmin关系图如下：图1：N*(R+1)—R/Rmin关系图由上图可知：n=1

8、.7R=Rmin*1.7=1.752N=45.6/(R+1)=16.5691.8.实际塔板数的计算塔顶、塔底几何平均温度：t.m平均=t.D*t.W=80.555°C根据奥康奈尔关联式计算全塔效率：ET=0