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《化工原理板式塔課程設(shè)計》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、中國石油大學(xué)(華東)化工原理課程設(shè)計學(xué)生姓名:汪勇專業(yè)班級:化學(xué)工程與工藝卓越09-2班學(xué)號:09031620指導(dǎo)教師:李軍實(shí)習(xí)時間:2012.8.27~2012.9.9任務(wù)書一、題目設(shè)計一連續(xù)操作精餾裝置,用以分離輕烴混合物。二、原始數(shù)據(jù)1、原料處理量:525噸/天;組成:nC3,0.1800,iC4,0.1000,nC4,0.3000,iC5,0.1200,nC5,0.3000(wt-fr);進(jìn)料狀態(tài):e=0.35。2、產(chǎn)品要求塔頂產(chǎn)品:nC4收率98.5%;塔底產(chǎn)品:iC5收率98.5%。三、設(shè)計要求1.用Mathcad完成簡捷計算
2、及塔板設(shè)計、換熱器的選用及塔主體設(shè)備機(jī)械設(shè)計;2.用Aspenplus(學(xué)號為單號)或ProⅡ(學(xué)號為雙號)完成塔的嚴(yán)格設(shè)計;3.用Autocad繪制流程簡圖、浮閥排列圖、塔體總圖及塔盤裝配圖;4.說明書提綱(見附頁);5.提交電子版及紙板:設(shè)計說明書、計算源程序、圖紙。目錄1.工藝計算31.2操作壓力計算51.6.非清晰分割下的物料衡算61.7.回流比和最小理論板數(shù)的計算81.8.實(shí)際塔板數(shù)的計算101.9.全塔熱量衡算102.塔板的設(shè)計和計算122.1塔直徑及塔板部件尺寸設(shè)計122.2塔板上流體流行的選擇182.3降液管及溢流堰尺寸的
3、確定182.3.1精餾段182.3.2精餾段192.4閥門及其排列方式:192.5塔板布置202.5.1精餾段207.參考文獻(xiàn)411.工藝計算1.1清晰分割物料衡算組分符號ABCDE組成nC3iC4nC4iC5nC5質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.180.100.300.120.30進(jìn)料質(zhì)量分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為摩爾分效:進(jìn)料的平均相對分子質(zhì)量清晰分割法進(jìn)行全塔物料衡算已知:進(jìn)料的質(zhì)量流量為525噸/天,其中輕關(guān)鍵組分是nC4,重關(guān)鍵組分是iC5,采用清晰分割進(jìn)行全塔的物料衡算:如下所示:已知:1.2操作壓力計算ABCDE進(jìn)料F0.2430.1030.3070.0990
4、.248塔頂D0.37470.15790.46430.00310塔底W000.01750.27670.7058根據(jù)泡點(diǎn)方程:假設(shè)回流罐頂部的壓力為7.5atm,在t=40℃,由相平衡常數(shù)圖查得:結(jié)果已經(jīng)非常接近于1,所以可以認(rèn)為假設(shè)成立,因此回流罐頂部的壓力為:塔頂壓力:P=7.5atm1.3.計算塔頂?shù)臏囟热∷數(shù)交亓鞴薜膲航禐椋害=0.16atm假設(shè)塔頂溫度為50℃ΔP,在壓力為7.66atm下,查平衡常數(shù)圖可得:根據(jù)露點(diǎn)方程結(jié)果接近于1,所以假設(shè)成立,則塔頂溫度為:tD=50℃1.4.計算塔底溫度假設(shè)總共有23塊塔板,每個塔板的壓
5、降為4mmHg,全塔總壓降為92mmHg。塔底壓力:設(shè)塔底的溫度為114℃,在PW下查平衡相圖得:由泡點(diǎn)方程:結(jié)果接近于1,所以假設(shè)成立,塔頂溫度為5.計算進(jìn)料溫度和進(jìn)料壓力查相平衡圖可得:假設(shè)進(jìn)料溫度為66℃,進(jìn)料位置為第10塊塔板。則進(jìn)料位置壓力為:結(jié)果非常接近于1,因此假設(shè)成立。1.6.非清晰分割下的物料衡算根據(jù):αi=Ki/Kh可以求得塔頂和塔底的相對揮發(fā)度塔頂:塔底:各組分的平均相對揮發(fā)度:根據(jù)亨斯別克公式可得:將以上結(jié)果應(yīng)用于A,D組分:由以上檢驗(yàn),可以得出XAW,XBW,XEW,的含量均在0.00001以下,則可以得到清晰分
6、割成立。1.7.回流比和最小理論板數(shù)的計算塔底和塔頂?shù)钠骄鶞囟萾m=(tD+tW)/2=82℃,壓力為7.5atm,查相平衡圖如下表所示,計算出相對揮發(fā)度,以重組分nC5作為對比組分。表2各組分對nC5相對揮發(fā)度表組分ABCDEKi3.231.711.40.650.5156.273.322.721.261.00根據(jù)恩德伍德公式:將以上數(shù)據(jù)帶入(2)式:取初值:x=1.4θ=root(f(x),x)θ=1.666將結(jié)果帶入(1)式中得:根據(jù)亨斯別克方程:輕組分在塔頂、塔底的相對揮發(fā)度如下表:表3:輕重關(guān)鍵組分在塔頂、塔頂、相對揮發(fā)度KCKD
7、α=KC/KD塔頂0.690.282.464塔底2.081.081.926α=2.464*1.926=2.178將結(jié)果帶入芬斯克方程:取R=(1.11.51.752.12.42.62.83.0)X=(0.330.1880.2620.3450.4030.4360.4660.492)查吉利蘭圖得: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關(guān)系圖如下:圖1:N*(R+1)—R/Rmin關(guān)系圖由上圖可知:n=
8、1.7R=Rmin*1.7=1.752N=45.6/(R+1)=16.5691.8.實(shí)際塔板數(shù)的計算塔頂、塔底幾何平均溫度:t.m平均=t.D*t.W=80.555°C根據(jù)奧康奈爾關(guān)聯(lián)式計算全