[工學(xué)]化工原理課程設(shè)計(jì)苯與氯苯

1、苯-氯苯板式精餾塔的工藝設(shè)計(jì)北京理工大學(xué)珠海學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說明書題 目: 苯和氯苯物系分離系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué) 院： 化工與材料學(xué)院 專業(yè)班級： 1學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2013年 1 月21日542010級學(xué)生用化工原理課程設(shè)計(jì)目錄第一章 化工原理設(shè)計(jì)任務(wù)書11.1課程設(shè)計(jì)題目11.2課程設(shè)計(jì)內(nèi)容（含技術(shù)指標(biāo)）11.2.1設(shè)計(jì)條件11.2.2具體設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求11.2.3進(jìn)度安排21.2.4基本要求31.3基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)由aspen模擬得到、計(jì)算制圖由excel得到）41.3.1苯的物性41.3.2氯苯的物性61.3.3苯、氯苯的氣液平衡關(guān)系6第二章 苯-氯苯板式精餾塔的工藝設(shè)計(jì)方

2、案72.1設(shè)計(jì)方案的確定及工藝流程的說明72.2工藝流程圖8第三章 精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算與論證93.1全塔的物料衡算93.1.1料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品含苯的摩爾分率93.1.2平均摩爾質(zhì)量93.1.3料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品的摩爾流率93.2塔板數(shù)的確定103.2.1理論塔板數(shù)的求取103.2.2實(shí)際塔板數(shù)123.3塔的精餾段操作工藝條件及相關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算143.3.1平均壓強(qiáng)143.3.2平均溫度143.3.3平均分子量143.3.4平均密度153.3.5液體的平均表面張力173.3.6液體的平均粘度183.3.7精餾段的汽液負(fù)荷計(jì)算193.3.8提餾段的汽液負(fù)荷計(jì)算203.4塔和塔板主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算2

3、13.4.1精餾塔塔徑的計(jì)算213.4.2提餾段塔徑的計(jì)算213.4.3溢流裝置223.4.4塔板布置253.4.5驗(yàn)算氣速及閥孔動能因數(shù)及開孔率293.5塔板上的流體力學(xué)驗(yàn)算293.5.1氣體通過篩板壓降和的驗(yàn)算293.5.2霧沫夾帶量的驗(yàn)算303.5.3液泛的驗(yàn)算323.6精餾段塔板負(fù)荷性能圖333.6.1霧沫夾帶線（1）333.6.2液泛線（2）343.6.3液相負(fù)荷上限線（3）353.6.4漏液線（氣相負(fù)荷下限線）（4）353.6.5液相負(fù)荷下限線（5）353.6.6操作氣液比353.7提餾段塔板負(fù)荷性能圖363.7.1霧沫夾帶線（1）363.7.2液泛線（2）373.7.3液相負(fù)荷上

4、限線（3）383.7.4漏液線（氣相負(fù)荷下限線）（4）383.7.5液相負(fù)荷下限線（5）383.7.6操作氣液比383.8板式塔的結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備393.8.1液流管393.8.2塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)423.8.3附屬設(shè)備設(shè)計(jì)443.9精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總一覽表47第四章 生產(chǎn)工藝流程圖及精餾塔工藝條件圖的繪制49第五章 本設(shè)計(jì)中的主要符號說明51第六章 對本設(shè)計(jì)的評述和有關(guān)問題的分析與討論53第一章 化工原理設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1課程設(shè)計(jì)題目 苯和氯苯物系分離系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.2課程設(shè)計(jì)內(nèi)容（含技術(shù)指標(biāo)）1.2.1設(shè)計(jì)條件生產(chǎn)能力：50000噸/年（每年按300天生產(chǎn)日，每天24小時計(jì)算）原料狀態(tài)：苯含量50

5、%（wt%）；溫度：25；壓力：100kpa；泡點(diǎn)進(jìn)料；分離要求：塔頂餾出液中苯含量98%（wt%）；塔釜氯苯含量99.8%（wt%）操作壓力：100kpa其它條件：（1）塔板類型：浮閥塔板；（2）塔頂采用全凝器；（3）r=1.9rm（4）塔頂壓強(qiáng)4kpa（表壓）；（5）塔底加熱蒸汽壓力0.5mpa(表壓)；（6）單板壓降不大于0.7kpa；1.2.2具體設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（1）設(shè)計(jì)工藝方案的選定（2）精餾塔的工藝計(jì)算（3）塔板和塔體的設(shè)計(jì)（4）水力學(xué)驗(yàn)算（5）塔頂全凝器的設(shè)計(jì)選型（6）塔釜再沸器的設(shè)計(jì)選型（7）進(jìn)料泵的選?。?）繪制流程圖（9）編寫設(shè)計(jì)說明書（10）答辯1.2.3進(jìn)度安排時間設(shè)計(jì)

6、安排檢查時間12.1012.17設(shè)計(jì)動員，下達(dá)任務(wù)書，查閱資料，擬定設(shè)計(jì)方案，方案論證，物性數(shù)據(jù)計(jì)算12.1312.1712.24工藝計(jì)算（物料衡算、確定回流比、計(jì)算理論板層數(shù)、實(shí)際板層數(shù)、實(shí)際進(jìn)料板位置）12.2112.241.4塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（物性數(shù)據(jù)的計(jì)算、塔徑計(jì)算、塔結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算、水力學(xué)性能校驗(yàn)、負(fù)荷性能圖及塔高的計(jì)算）12.2812.281.4熱量衡算；附屬設(shè)備的選型和計(jì)算1.41.6-1.13繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖（cad圖）1.111.131.18繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖，（借圖板和丁字尺，手工繪制圖）1.18日完成1.191.21編寫設(shè)計(jì)說明書，答辯要求1.22將說明書及圖紙裝

7、訂并提交1.23答辯1.2.4基本要求序號設(shè)計(jì)內(nèi)容要求1設(shè)計(jì)工藝方案的選定精餾方式及設(shè)備選型等方案的選定和論證（包括考慮經(jīng)濟(jì)性；工藝要求等）繪制簡單流程圖2精餾塔的工藝計(jì)算物料衡算，熱量衡算，回流比、全塔效率、實(shí)際塔板數(shù)、實(shí)際進(jìn)料位置等的確定3塔板和塔體的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)塔高、塔徑、溢流裝置及塔板布置等 4水力學(xué)驗(yàn)算繪制塔板負(fù)荷性能圖5塔頂全凝器的設(shè)計(jì)選型計(jì)算冷凝器的傳熱面積和冷卻介質(zhì)的用量6塔釜再沸器的設(shè)計(jì)選型計(jì)算再沸器的傳熱面積和加熱介質(zhì)的用量7進(jìn)料泵的選取選取進(jìn)料泵的型號8繪圖繪制帶控制點(diǎn)的流程圖（cad和手工繪制）9編寫設(shè)計(jì)說明書目錄，設(shè)計(jì)任務(wù)書，設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，流程圖，參考資料等10答辯每班數(shù)

8、不少于20人答辯1.3基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)由aspen模擬得到、計(jì)算制圖由excel得到）1.3.1苯的物性圖1-1 苯的物性數(shù)據(jù)圖物性擬合曲線與方差值：密度： （1-1）飽和蒸汽壓: （1-2）表面張力： （1-3）粘度： （1-4）圖1-2 氯苯的物性數(shù)據(jù)圖1.3.2氯苯的物性物性擬合曲線與方差值：密度： （1-5）飽和蒸汽壓: （1-6）表面張力： （1-7）粘度： （1-8）1.3.3苯、氯苯的氣液平衡關(guān)系依據(jù)苯與氯苯的飽和蒸氣壓公式代入，得到苯、氯苯的氣液平衡數(shù)據(jù)列于下表:表1-1 苯-氯苯氣液平衡關(guān)系表溫度t/液相x氣相y溫度t/液相x氣相y131.7001040.3540.716128

9、0.0350.146100.90.4190.77125.50.0580.21996.90.5060.828123.20.0790.28294.60.560.8591210.1020.33592.80.6080.881118.30.1370.41490.50.6690.906116.40.1610.46487.50.7550.935114.90.1790.49284.80.8380.959114.30.1880.51183.50.8820.97111.30.2320.57582.20.920.98108.60.2780.63280.111106.40.3150.678圖1-3 txy圖泡點(diǎn)溫度、

10、露點(diǎn)溫度分別與液相苯摩爾分?jǐn)?shù)擬合曲線方程和方差： （1-9） （1-10）第二章 苯-氯苯板式精餾塔的工藝設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)方案的確定及工藝流程的說明原料液經(jīng)臥式列管式預(yù)熱器預(yù)熱至泡點(diǎn)后送入連續(xù)板式精餾塔（篩板塔），塔頂上升蒸汽流采用強(qiáng)制循環(huán)式列管全凝器冷凝后一部分作為回流液，其余作為產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至苯液貯罐；塔釜采用熱虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜產(chǎn)品經(jīng)臥式列管式冷卻器冷卻后送入氯苯貯罐。2.2工藝流程圖第三章 精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算與論證3.1全塔的物料衡算3.1.1料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品含苯的摩爾分率苯和氯苯的相對摩爾質(zhì)量分別為78.11和112.61kg/kmol。3.1.2平均摩爾質(zhì)量3.1.3料

11、液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品的摩爾流率依題給條件：一年以300天，一天以24小時計(jì)，有：全塔物料衡算： 表3-1 物料衡算數(shù)據(jù)記錄mf92.224kmol/hf153.415kmol/hxf0.5903md78.592kmol/hd91.665kmol/hxd0.9860 mw112.460kmol/hw61.750kmol/hxw0.00293.2塔板數(shù)的確定3.2.1理論塔板數(shù)的求取逐板計(jì)算法（利用相平衡關(guān)系和操作線方程）1.相對揮發(fā)度的求取依據(jù)表3的平衡數(shù)據(jù)由matlab軟件擬合方程得： 2.回流比r的 計(jì)算由于是飽和液體進(jìn)料，有q=1，q線為一垂直線，故，。故有：最小回流比為：所以：表3-2 數(shù)據(jù)處

12、理表yqrmr4.5330.86720.4290.81513.求理論塔板數(shù)精餾段操作線方程 提餾段操作線方程 q=1 則提餾段方程為：4.理論板的確定氣液平衡方程： 變形有：由y求的x，再將x帶入平衡方程，以此類推：理論板（不包括再沸器）為10，其中精餾段塔板數(shù)為4塊，提餾段塔板數(shù)為6塊，進(jìn)料板為第5塊表3-3 理論塔板數(shù)與塔板上的氣液相平衡數(shù)據(jù) 第i塊塔板氣相組成y液相組成x10.9860.939520.96510.859330.92910.74340.87690.61115(加料版)0.81770.497360.71870.360470.52030.193180.27790.078290.

13、11140.0269100.03710.008411（再沸器）0.01020.00233.2.2實(shí)際塔板數(shù)1.全塔效率根據(jù)苯、氯苯t-x-y擬合方程式（1-10）將，代入方程得：，全塔平均溫度 表3-4 塔板溫度與全塔平均溫度t1t5t10t平均溫度t/81.7797.32130.78106.275全塔平均溫度下苯、氯苯黏度如下表（3-5）（由苯/氯苯粘度擬合方程公式（1-4）、（1-8）得來）表3-5 苯和氯苯組分的黏度組分苯（a）氯苯（b）黏度/mpa·s0.26160.4212由表3-5數(shù)據(jù)帶入下式得全塔平均粘度：本實(shí)驗(yàn)采用oconnell方法計(jì)算全塔效率全塔效率：2.實(shí)際塔板

14、數(shù)（近似取兩段效率相同）精餾段：塊，取塊提餾段：塊，取塊總塔板數(shù)塊（不包括再沸器）表3-6 理論塔板數(shù)與實(shí)際塔板數(shù)理論精餾段np1理論提餾段np2理論塔板數(shù)np實(shí)際精餾段np1實(shí)際提餾段np2實(shí)際塔板數(shù)np4610914233.3塔的精餾段操作工藝條件及相關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算3.3.1平均壓強(qiáng)塔頂操作壓力：每層塔板壓降為0.7kpa進(jìn)料板壓力：塔底板壓力：精餾段平均壓力：提餾段平均壓力：全塔平均壓力：3.3.2平均溫度由上可知：，精餾段平均溫度：提餾段平均溫度：全塔平均溫度：3.3.3平均分子量1.塔頂平均分子量：由前面的數(shù)據(jù)可知 ，2.塔釜平均分子量：由前面的數(shù)據(jù)可知 ，3.進(jìn)料板平均分子量：由

15、前面的數(shù)據(jù)可知 ，4.精餾段平均分子量：5.提餾段平均分子量：3.3.4平均密度1.液相平均密度根據(jù)苯/氯苯密度擬合方程公式（1-1）、（1-5）（1）塔頂密度：（2）進(jìn)料板密度：（3）塔釜密度： （4）精餾段密度：（5）提餾段密度：2.汽相平均密度塔頂密度：進(jìn)料板密度：塔釜密度：精餾段密度：提餾段密度：3.3.5液體的平均表面張力在各自溫度下苯、氯苯表面張力如下表（3-7）（由苯/氯苯表面張力擬合方程（1-3）、（1-7）得來） 表3-7 苯和氯苯組分的表面張力組分苯（a）氯苯(b)塔頂表面張力1/(mn/m)21.051226.4274進(jìn)料板表面張力5/(mn/m)19.186924.74

16、51塔釜表面張力10/(mn/m)15.339421.2890塔頂：；（81.75） 進(jìn)料板：；（97.01）塔釜：；（130.37）精餾段：提餾段：3.3.6液體的平均粘度在各自溫度下苯、氯苯黏度如下表（3-8）（由苯/氯苯黏度擬合方程公式（1-4）（1-8）得來）表3-8 苯和氯苯組分的黏度組分苯（a）氯苯(b)塔頂黏度1/(mpa·s)0.32560.4761進(jìn)料板黏度5/(mpa·s)0.28250.4385塔釜黏度10/(mpa·s)0.21500.3904塔頂： 加料板：塔釜：精餾段：提餾段：表3-9 精餾段、提餾段操作工藝物性數(shù)據(jù)相關(guān)物性精餾段提餾段

17、塔平均壓力p107.15kpa115.2kpa塔平均溫度t89.545114.05氣相平均分子量mv.m81.491kg/kmol97.836kg/kmol液相平均分子量ml.m87.811kg/kmol103.944kg/kmol氣相平均密度pv.m2.8960kg/m33.5009kg/m3液相平均密度pl.m856.71kg/m3942.82kg/m3液相平均表面張力21.45659 mn/m21.40974 mn/m液相平均粘度0.3478mpa.s0.37493mpa.s3.3.7精餾段的汽液負(fù)荷計(jì)算汽相摩爾流率汽相體積流量汽相體積流量液相回流摩爾流率液相體積流量液相體積流量3.3.

18、8提餾段的汽液負(fù)荷計(jì)算汽相摩爾流率汽相體積流量汽相體積流量液相回流摩爾流率液相體積流量液相體積流量表3-10 塔氣、液負(fù)荷數(shù)據(jù)相關(guān)流率精餾段提餾段氣相摩爾流率v(v)166.381kmol/h166.381kmol/h氣相體積流率vs1.3005/s1.2916m3/s液相摩爾流率l(l)74.716kmol/h228.131kmol/h液相體積流率ls0.002128m3/s0.007025m3/s3.4塔和塔板主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算3.4.1精餾塔塔徑的計(jì)算1.塔板的布置初選塔板間距及板上液層高度，則： 2.按smith法求取允許的空塔氣速（即泛點(diǎn)氣速）根據(jù)smith通用關(guān)聯(lián)圖可查得：負(fù)荷

19、因子泛點(diǎn)氣速：m/s3.操作氣速取4.精餾段的塔徑圓整取，此時的操作氣速。3.4.2提餾段塔徑的計(jì)算1.塔板的布置初選塔板間距及板上液層高度，則：2.按smith法求取允許的空塔氣速（即泛點(diǎn)氣速）根據(jù)smith通用關(guān)聯(lián)圖可查得：負(fù)荷因子泛點(diǎn)氣速：m/s3.操作氣速取4.提餾段的塔徑圓整取，此時的操作氣速。所以全塔塔徑取值為1400mm。3.4.3溢流裝置可選用單溢流型的平直形溢流堰板、弓形降液管、凹形受液盤，且不設(shè)進(jìn)口內(nèi)堰。1.溢流堰長（出口堰長）取堰上溢流強(qiáng)度，滿足篩板塔的堰上溢流強(qiáng)度要求。2.出口堰高（1）精餾段：對平直堰由及，查圖（3-1）得，于是：（2）提餾段：對平直堰由精餾段可知，于

20、是： 因此，上下兩段均取圖3-1 液流收縮系數(shù)計(jì)算圖注：摘自教材化工原理王淑波 蔣紅梅 主編 p220圖6-413.降液管的寬度和降液管的面積由，查圖（3-2）得，圖3-6 弓形降液管的寬度和面積注：摘自教材化工原理王淑波 蔣紅梅 主編 p221圖6-42即：，。對于精餾段液體在降液管內(nèi)的停留時間為：（滿足要求）對于提餾段液體在降液管內(nèi)的停留時間為：（滿足要求）4.降液管的底隙高度液體通過降液管底隙的流速一般為0.070.25m/s，取液體通過降液管底隙的流速為：精餾段，提餾段 （不宜小于0.025m，本結(jié)果滿足要求）因此，上下兩段均取 故降液管低隙設(shè)計(jì)合理。選用凹形受液盤，深度3.4.4塔板

21、布置1.塔板的分塊因?yàn)閐=1400mm,故塔板采用分塊式，查表（3-10）得，塔板分為4塊。表3-10 塔板分塊數(shù)塔徑/mm8001200140016001800200022002400塔板分塊數(shù)34562.邊緣區(qū)寬度與安定區(qū)寬度邊緣區(qū)寬度：一般為5075mm，d >2m時，可達(dá)100mm。安定區(qū)寬度：規(guī)定m時mm；m時mm；本設(shè)計(jì)取mm，mm。3.閥孔數(shù)浮閥的孔動能因子已知，取，已知型浮閥的閥孔直徑 精餾段：m/s每層板上的浮閥數(shù)數(shù) 取整提餾段：m/s每層板上的浮閥數(shù)數(shù) 取整4.開孔區(qū)面積式中：（1）精餾段：閥孔總面積則閥孔中心距： ()故把同一橫排的閥孔中心距定為112.6mm。（2

22、）提餾段：閥孔總面積則閥孔中心距： ()故把同一橫排的閥孔中心距定為103.9mm。實(shí)際孔布置如下：圖3-7 精餾段板孔160個圖3-8 提餾段板孔169個3.4.5驗(yàn)算氣速及閥孔動能因數(shù)及開孔率1.實(shí)際閥孔中氣體速度為(1)精餾段：實(shí)際取閥孔速為160 m/s (2)提餾段：實(shí)際取閥孔速為169 m/s 閥孔動能因數(shù)變化仍在912范圍內(nèi)，因此閥孔數(shù)符合要求。2.塔板開孔率為(1)精餾段：(2).提餾段：塔板開孔率在10%14%之間，因此閥孔數(shù)符合要求。3.5塔板上的流體力學(xué)驗(yàn)算3.5.1氣體通過篩板壓降和的驗(yàn)算1.氣體通過干板的壓降精餾段： ，則m液柱提餾段： ，則m液柱2.氣體通過板上液層

23、的壓降取充氣系數(shù) 則m液柱3.液體表面張力阻力h （此阻力很小，忽略不計(jì)）4.氣體通過篩板的壓降（單板壓降）和精餾段： 提餾段： 上下兩段單板壓降均符合設(shè)計(jì)任務(wù)要求。3.5.2霧沫夾帶量的驗(yàn)算板上液體流經(jīng)長度：板上液流面積：苯和氯苯是正常系統(tǒng)，因此物性系數(shù)k=1.0，查圖的泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)，得： 1.精餾段 驗(yàn)算霧沫夾帶量：精餾段兩泛點(diǎn)率都在80%以下，霧沫夾帶量能滿足的要求。2.提餾段 驗(yàn)算霧沫夾帶量：提餾段兩泛點(diǎn)率都在80%以下，霧沫夾帶量能滿足的要求。3.5.3液泛的驗(yàn)算為防止降液管發(fā)生液泛，應(yīng)使降液管中的清液層高度1.與氣體通過塔板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨染s段 m液柱提餾段 m液柱2.液體通

24、過降液管的壓頭損失精餾段 m液柱提餾段 m液柱3.板上液層高度精餾段和提餾段皆為 m 因此，取 降液管中清液層高度如下： 精餾段 提餾段 可見，精餾段和提餾段均符合防止液泛的要求。3.6精餾段塔板負(fù)荷性能圖3.6.1霧沫夾帶線（1） （3-1）按泛點(diǎn)率為80%，把數(shù)據(jù)代入公式（3-1）計(jì)算： 整理得： （3-2）依據(jù)方程式作出霧沫夾帶線（1）3.6.2液泛線（2） （3-3）其中每層塔板的開孔面積 把數(shù)據(jù)代入公式（3-3）得： （3-4）依據(jù)方程式作出液泛線（2）。3.6.3液相負(fù)荷上限線（3） （3-5）依據(jù)方程式作出液相負(fù)荷上限線（3）3.6.4漏液線（氣相負(fù)荷下限線）（4）對于f1型重閥

25、，取作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，求出氣相負(fù)荷vs的下限值。m/s (3-6)依據(jù)方程式作出漏液線（4）3.6.5液相負(fù)荷下限線（5）取平堰堰上液層高度m，。 （3-7）3.6.6操作氣液比 由上面5個方程，由matlab編程畫精餾段負(fù)荷性能圖得：:操作點(diǎn)圖3-9 精餾段負(fù)荷性能圖3.7提餾段塔板負(fù)荷性能圖3.7.1霧沫夾帶線（1） （3-8） 按泛點(diǎn)率為80%，把數(shù)據(jù)代入公式（3-8）計(jì)算： 整理得：依據(jù)方程式作出霧沫夾帶線（1）3.7.2液泛線（2） （3-9）其中每層塔板的開孔面積 把數(shù)據(jù)代入公式（3-9）： （3-10）依據(jù)方程式作出液泛線（2）。3.7.3液相負(fù)荷上限線（3） （3-1

26、1）依據(jù)方程式作出液相負(fù)荷上限線（3）3.7.4漏液線（氣相負(fù)荷下限線）（4）對于f1型重閥，取作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，求出氣相負(fù)荷vs的下限值。m/s (3-12)依據(jù)方程式作出漏液線（4）3.7.5液相負(fù)荷下限線（5）取平堰堰下液層高度m，。 （3-13）3.7.6操作氣液比 （3-14）由上面5個方程，由matlab編程畫提餾段負(fù)荷性能圖得：圖3-10 精餾段負(fù)荷性能圖3.8板式塔的結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備3.8.1液流管1.進(jìn)料液管由前面物料衡算得：已知：，進(jìn)料液密度，。進(jìn)料管流速一般為1.52.5m/s。取進(jìn)料流速u=2.0m/s,則進(jìn)料管內(nèi)徑為：選取熱軋無縫鋼管（摘至gb8163-87）

27、63.5×3.0mm。校核設(shè)計(jì)流速：經(jīng)校核，設(shè)備適用。2.回流管由前面物料衡算得：已知：，進(jìn)料液密度，?；亓饕毫魉僖话銥?.02.0m/s。取回流液流速u=1.5m/s,則回流管內(nèi)徑為：選取熱軋無縫鋼管（摘至gb8163-87）50×4.0mm。校核設(shè)計(jì)流速：經(jīng)校核，設(shè)備適用。3.釜液出口管由前面物料衡算得：已知：，釜液密度，。釜液出口管流速一般為0.51.0m/s。取釜液流速u=0.8m/s,則釜液出口管內(nèi)徑為：選取熱軋無縫鋼管（摘至gb8163-87）70×3.0mm。校核設(shè)計(jì)流速：經(jīng)校核，設(shè)備適用。4.塔頂蒸汽管由前面物料衡算得：已知：, 蒸汽管流速一般為1

28、525m/s。取蒸汽管流速u=24m/s,則塔頂蒸汽管管口內(nèi)徑為：選取熱軋無縫鋼管（摘至gb8163-87）273×5.0mm。校核設(shè)計(jì)流速：經(jīng)校核，設(shè)備適用。5.塔釜蒸汽管由前面物料衡算得：已知：, 蒸汽管流速一般為1525m/s。取蒸汽管流速u=24m/s,則塔頂蒸汽管管口內(nèi)徑為：選取熱軋無縫鋼管（摘至gb8163-87）273×5.0mm。校核設(shè)計(jì)流速：經(jīng)校核，設(shè)備適用。3.8.2塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.塔頂空間塔的頂部空間指塔內(nèi)最上層塔板與塔頂空間的距離。為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，其高度hd是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭的直線距離，通常取hd為（1.52.0）ht。取除沫器

29、到第一塊板的距離為。故取塔頂空間為：2. 塔底空間塔底空間是指塔內(nèi)最下層塔板到塔底間距。塔底儲液空間是依儲存液量停留1015min而定的，塔底液面至最下層塔板之間保留12m。以保證塔底料液不致流空。塔的底部空間高度hb是指塔底最末一層塔盤到塔底下封頭切線的距離：取3. 人孔數(shù)目人孔是安裝或檢修人員進(jìn)出塔的唯一通道，人孔的設(shè)置應(yīng)便于進(jìn)入任何一層塔板，由于設(shè)置人孔處塔間距離大，且人孔設(shè)備過多會使制造時塔體的彎曲度難以達(dá)到要求， 對于d1000mm的板式塔， 每隔810塊塔板設(shè)置一個人孔；且裙座處取2個人孔。本塔中共23塊塔板，因此，在精餾段和提留段各設(shè)置一個人孔。每個孔直徑為，厚，高52mm。在設(shè)

30、置人孔處，板間距為600mm，裙座上應(yīng)開個人孔，直徑為 ，人孔伸入塔內(nèi)部應(yīng)與塔內(nèi)壁修平，其邊緣需倒棱和磨圓，人孔法蘭的密封面形及墊片用材，一般與塔的接管法蘭相同，本設(shè)計(jì)也是如此4. 塔高板式塔的塔高如圖9-1所示，塔體總高度由下式?jīng)Q定： 式中 hd塔頂空間，m； hb塔底空間，m；ht精餾段塔板間距，m；ht提餾段塔板間距，m；ht1開有人孔的塔板間距，m； hf進(jìn)料段板間距，m； n精精餾段塔板數(shù)；n精提餾段塔板數(shù)； s 人孔數(shù)目（不包括塔頂空間和塔底空間的人孔） h1封頭高度；m h2裙座高度；m 塔體總高度： 圓整去塔高為20m。5.法蘭由于常壓操作，設(shè)計(jì)壓力為0.5mpa，故選擇法蘭時

31、，以0.6mpa作為其公稱壓力，即pn=0.6根據(jù)hg5010-58標(biāo)準(zhǔn)，均選擇標(biāo)準(zhǔn)管法蘭，平焊法蘭，結(jié)果如下：進(jìn)料管接管法蘭：pn0.6dn70 hg 5010回流管接管法蘭：pn0.6dn50 hg 5010塔釜出料管接法蘭：pn0.6dn80 hg 5010塔頂蒸汽管法蘭：pn0.6dn500 hg 5010塔釜蒸汽進(jìn)氣管法蘭：pn0.6dn500 hg 50106.筒體與封頭 （1）筒體精餾段d=1400mm，取壁厚， 材質(zhì)：q235提餾段d=1400mm，取壁厚， 材質(zhì)：q235 （2）封頭封頭采用橢圓形封頭。塔頂：由公稱直徑dn=1400mm, 查板式塔曲面高度表得曲面高度 hi=

32、400mm，直邊高度h0=25mm，內(nèi)表面積f=2.901m2 容積v=0.8586m3選用封頭 dn1400×8，jb/t 4746-2002塔釜：由公稱直徑dn=1400mm, 查板式塔曲面高度表得曲面高度 hi=400mm，直邊高度h0=25mm，內(nèi)表面積f=2.901m2 容積v=0.8586m3選用封頭 dn1400×8，jb/t 4746-20027.裙座由于裙座內(nèi)徑>800mm，故裙座壁厚取16mm基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑：基礎(chǔ)環(huán)外徑：圓整 基礎(chǔ)環(huán)厚度，考慮到腐蝕余量取18mm 考慮到再沸器，裙座高度取3m， 地角螺栓直徑取m303.8.3附屬設(shè)備設(shè)計(jì)1.泵的計(jì)算及選

33、型進(jìn)料溫度 已知進(jìn)料量 取管內(nèi)流速，則則管徑故可采用故可采用68×3的離心泵。則內(nèi)徑d=62mm，得：取絕對粗糙度為：； 則相對粗糙度為：摩擦系數(shù) 由 =0.0107進(jìn)料口位置高度：h=（14-1）×0.45+2.1+0.4+3=11.35m揚(yáng)程：可選擇泵為is50-32-1252. 冷凝器塔頂溫度td=80.45 冷凝水t1=20 t2=30 則由td=80.45，查液體比汽化熱共線圖得塔頂被冷凝量 冷凝的熱量 取傳熱系數(shù)則傳熱面積冷凝水流量選型：g436-2.5-44.653.再沸器塔底溫度tw=131.42 用t0=150的蒸汽，釜液出口溫度t1=140則蒸發(fā)量，在1

34、30左右，氯苯的汽化熱為：熱損失按5%計(jì)算 取傳熱系數(shù)則傳熱面積選用熱虹吸式再沸器() g600-2.5-166.63.9精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總一覽表精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總一覽表項(xiàng) 目符 號單 位計(jì) 算 結(jié) 果精餾段提餾段平均壓強(qiáng)pmkpa103.05107.6平均溫度t83108.9平均流量氣相vsm3/s1.30051.2916液相l(xiāng)sm3/s0.0021270.006986實(shí)際塔板數(shù)np塊914板間距htm0.50.45塔徑dm1.41.4空塔氣速umaxm/s1.82841.3284塔板液流型式單流型單流型溢溢流管型式弓形弓形流堰長lwm0.980.98裝堰高h(yuǎn)wm0.03860.

35、0252置溢流堰寬度wdm0.2560.256底隙高度hom0.0270.029孔徑domm3939孔間距tmm6560孔數(shù)n個160169開孔面積aam20.90480.9048篩孔氣速u0m/s6.8086.401塔板壓降ppkpa0.550.581液體在降液管中的停留時間s32.558.92霧沫夾帶evkg液/kg氣0.0135010.007696負(fù)荷上限霧沫夾帶控制霧沫夾帶控制負(fù)荷下限漏液控制漏液控制氣相最大負(fù)荷m3/s1.9251.875氣相最小負(fù)荷m3/s0.3750.3第四章 生產(chǎn)工藝流程圖及精餾塔工藝條件圖的繪制第五章 本設(shè)計(jì)中的主要符號說明aa塔板開孔區(qū)面積，m2 af降液管

36、截面積，m2a0閥孔總面積，m2 at塔截面積，m2c0流量系數(shù)，無因次 c計(jì)算umax時的負(fù)荷系數(shù)，m/sls液體體積流量，m3/h lw潤濕速率，m3/（mh）d 填料直徑，m d0篩孔直徑，mm相平衡常數(shù)，無因次 n閥孔數(shù)目d 塔徑，m p操作壓力，padl液體擴(kuò)散系數(shù)，m2/s p壓力降，padv氣體擴(kuò)散系數(shù)，m2/s pp氣體通過每層篩板的壓降，pae液流收縮系數(shù)，無因次 et總板效率，無因次ev液沫夾帶量，kg(液)/kg(氣) r鼓泡區(qū)半徑，mf氣相動能因子，kg1/2/(s.m1/2) f0閥孔氣相動能因子，g重力加速度，9.8m/s2 u空塔氣速，m/suf泛點(diǎn)氣速，m/s

37、u0氣體通過閥孔的速度，m/su0，min漏液點(diǎn)氣速，m/s u液體通過降液管底隙的速度，m/svh氣體體積流量，m3/h vs氣體體積流量，m3/hwl液體質(zhì)量流量，/h wv氣體質(zhì)量流量，/hwc邊緣無效區(qū)寬度，m wd弓形降液管寬度，mx液相摩爾分?jǐn)?shù) x液相摩爾比y氣相摩爾分?jǐn)?shù) y氣體摩爾比z填料層高度 ，m 充氣系數(shù)，無因次；空隙率，無因次 液體在降液管內(nèi)停留時間，s粘度，pas 密度，kg/m3表面張力，n/m 開孔率或孔流系數(shù)，無因次填料因子，l/m 液體密度校正系數(shù)，無因次下標(biāo)max最大的 min最小的l液相 v氣相l(xiāng)w堰長，m lh液體體積流量，m3/hh1封頭高度， h2裙座

38、高度hp人孔處塔板間距，m h1進(jìn)口堰與降液管間的水平距離，mhf進(jìn)料板處塔板間距，m hog氣相總傳質(zhì)單元高度，mhd降液管內(nèi)清液層高度，m hd塔頂空間高度，mh板式塔高度，m hb塔底空間高度，mhw出口堰高度，m hw進(jìn)口堰高度，mh0降液管的低隙高度，m how堰上液層高度，mhl板上清液層高度，m hmax允許的最大填料層高度，mhf塔板上鼓泡層高度，m h填料層分段高度，mht塔板間距，m hc與干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?，m液柱hd與液體流過降液管的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?，mhl與板上液層阻力相當(dāng)?shù)囊褐叨?，m液柱h與克服表面張力的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?，m液柱第六章 對本設(shè)計(jì)的評述和有關(guān)問題的分析與討論對于設(shè)計(jì)過程我們通過查閱各種文獻(xiàn)得到數(shù)據(jù)，公式最后匯總，通過給出的設(shè)計(jì)任務(wù)書進(jìn)行計(jì)算，使我們的自學(xué)能力，匯總能力都得到了提高。在這之中，我覺得難處主要有三點(diǎn)：一是查找資料。找資料其實(shí)不難，關(guān)鍵是如何去辨別找到的資料是否有用，有時會找到兩套不同的數(shù)據(jù)，然后就得自己去辨別了。比如查找苯和氯苯的安托因常數(shù)，就找到了兩組不同的數(shù)據(jù)，只能自