化工专业课程设计全解课件.ppt

1、21:29:01 一一任务书任务书 二二简捷法计算简捷法计算 三三 四四 五五Aspen严格法计算严格法计算塔板设计计算塔板设计计算换热器设计计算换热器设计计算21:29:01 塔的结构设计塔的结构设计六六题目题目二、原二、原 始始 数数 据据1、原、原 料料处理量处理量 350 吨吨/天天组成（质量分率）组成（质量分率） nC3,0.2，iC4,0.08， nC4,0.23，iC5,0.18，nC5,0.31 进料状态（气化分率）进料状态（气化分率） 0.3 2、 产品要求产品要求塔顶产品塔顶产品 nC4收率收率98% 塔底产品塔底产品 iC5收率收率98% 21:29:02设计一连续操作精

2、馏装置，用以分离轻烃混合物。设计一连续操作精馏装置，用以分离轻烃混合物。流程简图流程简图21:29:02工艺计算工艺计算21:29:02（一）全塔物料衡算（一）全塔物料衡算1、采用清晰分割法，计算得到塔顶、塔底的产品流率、采用清晰分割法，计算得到塔顶、塔底的产品流率及组分的摩尔分数，其中及组分的摩尔分数，其中轻关键组分：正丁烷轻关键组分：正丁烷nC4重关键组分：异戊烷重关键组分：异戊烷iC5工艺计算工艺计算21:29:022、求操作压力和塔顶产品出口温度、求操作压力和塔顶产品出口温度以水为冷却剂来冷凝塔顶蒸汽，则设回流罐凝以水为冷却剂来冷凝塔顶蒸汽，则设回流罐凝液温度为液温度为40 。查各组分

3、的安托尼方程系数，根据泡点方程计查各组分的安托尼方程系数，根据泡点方程计算塔的操作压力。算塔的操作压力。工艺计算工艺计算21:29:033、计算塔顶温度、计算塔顶温度估计塔顶到回流罐的压降损失估计塔顶到回流罐的压降损失（0.010.02MPa），计算塔顶压力。），计算塔顶压力。根据塔顶气相组成与塔顶产品组成相同，根据根据塔顶气相组成与塔顶产品组成相同，根据露点方程试差求塔顶温度。露点方程试差求塔顶温度。工艺计算工艺计算21:29:034、计算塔底温度、计算塔底温度估计塔板数及塔板压降，计算塔底压力。估计塔板数及塔板压降，计算塔底压力。根据塔底组成和泡点方程试差计算塔底温度。根据塔底组成和泡点方

4、程试差计算塔底温度。工艺计算工艺计算21:29:035、非清晰分割校核、非清晰分割校核根据塔顶、塔底的操作条件，分别计算塔顶、根据塔顶、塔底的操作条件，分别计算塔顶、塔底各组分的相对挥发度塔底各组分的相对挥发度根据几何平均值求各组分的平均相对挥发度根据几何平均值求各组分的平均相对挥发度根据芬斯克公式估算非关键组分在塔顶、塔底根据芬斯克公式估算非关键组分在塔顶、塔底产品中的分配情况产品中的分配情况工艺计算工艺计算21:29:036、回流比和理论板数计算、回流比和理论板数计算根据恩德伍德公式试差计算根据恩德伍德公式试差计算和和Rmin根据芬斯克方程计算根据芬斯克方程计算Nmin取不同的取不同的R/

5、Rmin=(1.03.0)，计算不同的，计算不同的R、X=(R-Rmin)/(R+1)根据吉利兰图或公式计算出不同的根据吉利兰图或公式计算出不同的Y，根据，根据Y=(N-Nmin)/(N+1)计算出不同的计算出不同的N工艺计算工艺计算21:29:03以以R/Rmin为横坐标、为横坐标、N为纵坐标作回流比与理为纵坐标作回流比与理论板数关系曲线图论板数关系曲线图根据曲线拐点确定回流比和理论板数根据曲线拐点确定回流比和理论板数工艺计算工艺计算21:29:037、求实际塔板数、求实际塔板数计算塔顶塔底算术平均温度计算塔顶塔底算术平均温度计算相对挥发度和进料粘度计算相对挥发度和进料粘度根据奥康奈尔关联式

6、计算全塔效率根据奥康奈尔关联式计算全塔效率ET根据根据ET=NT/N计算实际板数计算实际板数工艺计算工艺计算21:29:038、求进料位置和进料温度、求进料位置和进料温度由柯克布莱德经验公式计算进料位置由柯克布莱德经验公式计算进料位置计算进料板处压力计算进料板处压力用试差法计算进料板处温度，公式为用试差法计算进料板处温度，公式为 =0工艺计算工艺计算21:29:03（二）热量衡算（二）热量衡算1、求冷凝器热负荷、求冷凝器热负荷QC塔顶回流为饱和液体，则塔顶冷凝器的热负荷塔顶回流为饱和液体，则塔顶冷凝器的热负荷为为QC=(R+1)D(HV1-HLD)查相关图表集或数据手册，得到塔顶各组分的查相关

7、图表集或数据手册，得到塔顶各组分的气相焓值和液相焓值气相焓值和液相焓值根据塔顶组分组成计算根据塔顶组分组成计算HV1、HLD和和QC工艺计算工艺计算21:29:03（二）热量衡算（二）热量衡算2、进料焓值的确定、进料焓值的确定根据根据 计算进料中液体的组成计算进料中液体的组成根据相平衡关系根据相平衡关系yi=Kixi计算气相组成计算气相组成由图表集查进料条件下各组分的气、液相焓值，由图表集查进料条件下各组分的气、液相焓值，分别计算分别计算HFV、HFL，则，则HF=eHFV+(1-e)HFL工艺计算工艺计算21:29:03（二）热量衡算（二）热量衡算3、再沸器的热负荷、再沸器的热负荷QB由图表

8、集查塔底液相各组分的焓值，根据组成由图表集查塔底液相各组分的焓值，根据组成和焓值计算和焓值计算HLW作全塔热量衡算：作全塔热量衡算：FHF+QB=DHLD+WHLW+QC+Q损损，Q损损=0.05(FHF+QB)QB流程简图流程简图21:29:03RADFRACFEEDDW21:29:0321:29:0321:29:0421:29:0421:29:0421:29:0421:29:041、塔径的计算、塔径的计算采用采用Smith法分别计算精馏段和提馏段的法分别计算精馏段和提馏段的D2、塔板上流体流型的选择、塔板上流体流型的选择根据塔径和液体流量根据塔径和液体流量3、降液管和溢流堰尺寸的确定、降液

9、管和溢流堰尺寸的确定4、浮阀及其排列、浮阀及其排列21:29:04根据阀孔动能因数根据阀孔动能因数F0=912，计算阀孔气速，计算阀孔气速05、塔板布置、塔板布置确定边缘区和安定区尺寸确定边缘区和安定区尺寸浮阀个数浮阀个数N=V/(0.785d02 0 )开孔率开孔率确定排列高度确定排列高度确定横向上排列的浮阀排数确定横向上排列的浮阀排数21:29:04降液管中清液高降液管中清液高Hd6、塔板水力学计算、塔板水力学计算塔板压降塔板压降液体在降液管中停留时间液体在降液管中停留时间雾沫夹带量雾沫夹带量e泄露泄露负荷性能图负荷性能图21:29:04塔顶冷凝器塔顶冷凝器21:29:04塔顶空间高度、板间距、塔底空间高度、进塔顶空间高度、板间距、塔底空间高度、进料空间高度料空间高度人孔设计：位置及其板间距人孔设计：位置及其板间距塔体总高度塔体总高度封头设计封头设计裙座设计裙座设计接管设计接管设计21:29:04