常減壓蒸餾工藝計(jì)算

1、題 目 年處理 24 萬噸焦油常減壓蒸餾車間初步設(shè)計(jì)院 （系環(huán)化學(xué)院班 級(jí)：化工 12-2姓 名：柴昶學(xué) 號(hào)：2012020836指導(dǎo)教師：張勁勇教師職稱：教授2016年 3月第 4 章 工藝計(jì)算4.1 設(shè)備選擇要點(diǎn)4.1.1 圓筒管式爐（ 1）合理確定一段（對(duì)流段）和二段（輻射段）加熱面積比例，應(yīng)滿足正常條件下，二段焦油出口溫度400 410時(shí)，一段焦油出口溫度在120 130之間的要求。（ 2）蒸汽過熱管可設(shè)置預(yù)一段或二段，要合理確定加熱面積。當(dāng)蒸氣量為焦油量的4%時(shí)，應(yīng)滿足加熱至400 450的要求。（ 3）輻射管熱強(qiáng)度實(shí)際生產(chǎn)波動(dòng)在18000 26000 千卡/米 2 · 時(shí)

2、，設(shè)計(jì)宜采用 18000 22000千卡/米 2·時(shí)，對(duì)小型加熱爐，還可取低些。當(dāng)選用光管時(shí)，對(duì)流段熱強(qiáng)度一般采用6000 10000 千卡/米 2·時(shí)。（ 4）保護(hù)層厚度宜大于200 毫米，是散熱損失控制在3%以內(nèi)。（ 5）火嘴能力應(yīng)大于管式爐能力的1.25 1.3 倍?；鹱炫c爐管凈距宜大于900 毫米，以免火焰添燒爐管。（ 6）輻射管和遮蔽管宜采用耐熱鋼（如Cr5Mo 等） 。4.1.2餾分塔1）根據(jù)不同塔徑確定塔板間距，見表4-1表 4-1 塔板間距塔徑16001800200022002400（ mm）800900100012001400板距3503504004004

3、50450450450（ mm）3503504004004504505005005005002）進(jìn)料層的閃蒸空間宜采用板距的2 倍。3）降液管截面宜按停留時(shí)間不低于5 秒考慮。4）塔板層數(shù)應(yīng)結(jié)合流程種類、產(chǎn)品方案、切取制度及其他技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)綜合確定。4.2 物料衡算原始數(shù)據(jù)：年處理量24萬 t/a原料煤焦油所含水分4%年工作日330日，半年維修一次每小時(shí)處理能力w 30303.03kg可按 30303 kg 計(jì)算表 4-2 煤焦油餾分產(chǎn)率%一蒽二蒽餾分輕油酚油萘油洗油苊油瀝青油油產(chǎn)率0.51.51251753564.2.1 整個(gè)流程的物料衡算表 4-3 整個(gè)流程的物料衡算輸入(kg/h)輸出(

4、kg/h)煤焦油水分：輕油：29090.9× 0.5% 151.51212.1酚油：29090.9× 1.5% 454.5苊油：29090.9× 3% 909.1萘油：29090.9× 12% 3636.4無水煤焦油：洗油：29090.9× 5% 1515.329090.9一蒽油：29090.9× 17%5151.6二蒽油：29090.9× 5% 1515.3瀝青：29090.9× 56% 16969.7從脫水塔蒸出的煤焦油的水分：30303× 4% 1212入物料量等于輸出物料

5、量，故滿足物料衡算的要求。4.2.2 主要設(shè)備的物料衡算1. 一段蒸發(fā)器輸入物料量：無水煤焦油30303× （1 4%） 29090.9 kg/h輸出物料量：輕油29090.9× 0.25% 72.7kg/h焦油29090.9× 99.75% 29018.2kg/h共計(jì)72.7+29018.2 29090.9 kg/h輸入物料量等于輸出物料量，故滿足物料衡算定律。2. 二段蒸發(fā)器輸入物料量：從一段蒸發(fā)器來的焦油量29018.2 kg/h輸出物料量：輕油29090.9× 0.25% 72.7kg/h餾分29090.9× （1 0.25% 0.25

6、%） 28945.4kg/h共計(jì)72.7+28945.4 29018.2 kg/h輸入物料量等于輸出物料量，故滿足物料衡算定律。3. 酚油塔輸入物料量：來自二段蒸發(fā)器頂部的餾分28945.4 kg/h輸出物料量：酚油29090.9× 1.5% 436.4kg/h萘油29090.9× 12% 3490.9kg/h餾分蒸汽29090.9× （1 0.5% 12% 1.5%） 25018.2kg/h共計(jì)436.4+25018.2+3490.9 28945.4kg/h輸入物料量等于輸出物料量，故滿足物料衡算定律。4. 餾分塔輸入物料量： 來自蒽塔的餾分蒸汽 輸出物料量：2

7、5018.2 kg/h一蒽油 二蒽油 瀝青29090.9× 17% 4945.5kg/h29090.9× 5% 1454.5kg/h29090.9× 56%=16290.9kg/h洗油29090.9× 5% 1454.5kg/h苊油29090.9× 3% 872.7 kg/h共計(jì)4945.5+1454.5+16290.9+1454.5+872.7 25018.2kg/h輸入物料量等于輸出物料量，故滿足物料衡算定律。4.3主要設(shè)備計(jì)算4.3.1 管式爐焦油溫度一段入口85一段出口125二段入口110二段出口405過熱蒸汽出口450焦油含水量一段，

8、按焦油量的3%計(jì)二段，按焦油量的0.3%計(jì)過熱蒸汽量，按焦油量的4%計(jì)30303× 3% 909.1kg/h 30303× 0.3% 91kg/h 30303× 4% 1212.1 kg/h經(jīng)管式爐一段后輕油蒸發(fā)量，按無水煤焦油的0.25%計(jì) 72.8 kg/h一段焦油加熱加熱焦油耗熱量：Q1 30303 96% (i 125 i85) 29090.9 (197.4 121.8)2199272kJ/h式中197.4原料煤焦油125時(shí)的熱焓，kJ/kg；121.8原料煤焦油85時(shí)的熱焓，kJ/kg。加熱及蒸發(fā)一段焦油水分耗熱量（按二段焦油含水量為零計(jì)）Q2 909.

9、1 （q125 q85） 909.1 （2722.02 357） 2150039.7kJ/h式中2722.02水蒸氣125時(shí)的熱焓，kJ/kg；357水85時(shí)的熱焓，kJ/kg。蒸發(fā)輕油耗熱量：Q3 72.8 396.9 28894.3kJ/h式中57.6輕油蒸發(fā)量，kg/h396.9輕油汽化熱，kJ/kg一段焦油加熱總耗熱量：Q1 Q2 Q3 2199272+2150039+28894.3=4378205.3kJ/h過熱蒸汽加熱量加熱蒸汽耗熱量：Q4 1212.1（3385.6 2771.6） 744229.4 kJ/h式中3385.6 6kg/cm2（表壓）飽和水蒸氣過熱至450時(shí)熱焓：k

10、J/kg；2771.6 6kg/cm2（表壓）飽和水蒸氣熱焓：kJ/kg。二段洗油加熱加熱焦油耗熱量：Q5 （29090.0 72.8） （966 168） 23156443.8kJ/h式中966焦油380（即一次蒸發(fā)溫度）時(shí)熱焓，kJ/kg；168焦油110，kJ/kg。加熱二段焦油中水分耗熱量：Q6 91 3285 463.68 256740.1kJ/h式中3285 405水蒸氣熱焓，kJ/kg；463.68 110水蒸氣熱焓，kJ/kg。二段焦油總耗熱量：Q5 Q6 23413183.9kJ/h管式爐有效熱負(fù)荷Q Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 28535619.6kJ/h加熱焦油單

11、位耗熱量：一段熱負(fù)荷熱負(fù)荷比例：28535618.6 941.730303kJ/kgQ1Q2Q315.3%過熱蒸汽熱負(fù)荷Q4 2.6% Q二段熱負(fù)荷Q5QQ6 82%耗煤氣量設(shè)管式爐熱效率為75%，則耗煤氣量為：Q=2156.9Nm3/h17640 0.75式中17640煤氣熱值，kJ/ m3每噸焦油耗煤氣量為：2156.93=71.2 Nm30303 10 3選用有效負(fù)荷為6270MJ/h（350萬千卡 /時(shí) ）的標(biāo)準(zhǔn)圓筒式管式爐兩臺(tái)。350 萬千卡時(shí)的管式爐規(guī)格性能見表4-44.3.2一段蒸發(fā)器已知條件： 塔頂溫度 塔頂壓力（絕對(duì)壓力） 塔頂出來的物料輕油 水分 汽相負(fù)荷：1051.01k

12、g/cm372.7kg/h909.1-91= 818.1kg/h72.7 818.1273 105V 22.410518273 1.01 36003 0.3936 m /s設(shè)空塔氣速為0.2 m/s，則蒸發(fā)器直徑為：0.785 0.20.785 0.20.39361.58 m故選用Dg1600mm的一段蒸發(fā)器一臺(tái)。表 4-4 350 萬千卡 / 時(shí)焦油蒸餾圓筒管式爐規(guī)格性能項(xiàng)目公稱能力項(xiàng)目公稱能力熱負(fù)荷分布，萬千卡/時(shí)熱強(qiáng)度，千卡/米2時(shí)輻射段280.3輻射段18200對(duì)流段59.7對(duì)流段8270過熱蒸汽段12.2過熱蒸汽段8820加熱面積，米2設(shè)備重量，噸154.3輻射段對(duì)流段72過熱蒸汽段

13、14保溫材料金屬49404.3.3二段蒸發(fā)器已知條件：直接汽量，按焦油量的1%計(jì)算303.03 kg/h焦油含水量，按焦油量的0.3%計(jì)算91kg/h小計(jì)394.03kg/h塔頂壓力（絕對(duì)壓力）1.35 kg/cm3塔頂溫度370氣相負(fù)荷V 224 72.7 454.5 3636.4 1515.3 909.1 5151.6 1515.3 394.03273 370 1= 1.14m3/s.10512013317018920918273 1 .35 3600式中72.7、 454.5、 3636.4、 1515.3、 909.1、 5151.6、 1515.3、 394.03分別是輕油、酚油、萘

14、油、苊油、一蒽油、 二蒽油等餾分產(chǎn)量及水氣量， kg/h；105、 120、 133、 170、 189、 209、 18分別是輕油、酚油餾分、萘油混合餾分、苊油餾分、一蒽油餾分、二 蒽油餾分及水氣的分子量。采用空塔氣速為0.2 m/s，則蒸發(fā)器直徑為：V1.14D= V1.14=2.69m0.785 0.20.785 0.2故選用 Dg2800mm 的二段蒸發(fā)器一臺(tái)。4.3.4酚油塔酚油塔采用酚油進(jìn)行回流。377.2kg/h31.25 kg/cm25730303 0.15=4545.5kg/h85321.3 kJ/kg1.512 kJ/kg·1.932 kJ/kg·從二段

15、蒸發(fā)器來的直接蒸汽量塔頂壓力（絕對(duì)壓力）塔頂溫度回流量回流溫度酚油餾分汽化熱酚油餾分平均比熱0850257蒸發(fā)回流所需要的熱量：Q=4545.5× 393.9 257 1.932 85 1.512 =3463234.63 kJ/h塔頂汽相負(fù)荷：VsQ321.33463234.63321.3=10778.8kg/h454.5 3636.4 1515.3120133909.1 10778.8170377.2 5151.6 1515.322.418189201273 257112731.25 3600=1.62m3/s=5834.9m3/h汽相重度：=0.728m/sD=1.620.785

16、 W空0.785 0.509=2.01m72.7 454.5 3636.4 1515.3 909.1 10778 .8 377.2 5151 .6 1515.3表 4-5 Dg2200 酚油塔的規(guī)格與技術(shù)特性 g377.2kg/h494.5kg/h871.7 kg/h<26.6KPa10530303 40% 12121.2kg/h30395.2 kJ/kg1.882kJ/kg·1.673kJ/kg·內(nèi)回流量：塔頂汽相負(fù)荷：6577205.54395.216642.73kg/h項(xiàng)目規(guī)格項(xiàng)目規(guī)格高度，16000板距，毫米450重量，t42.336餾分側(cè)線的踏板編號(hào)（由下往

17、塔板層數(shù)24上）精餾段19提餾段5萘油16、 18泡罩形式條形泡罩個(gè)數(shù)10酚油塔頂泡罩齒縫高度，25每層塔板齒縫面積0.275操作重量，t5830.022降液管截面積，m4.3.5餾分塔直接蒸汽量從二段蒸發(fā)器來的進(jìn)入餾分塔的，按焦油量的1.7%計(jì)小計(jì)塔頂壓力（絕對(duì)壓力）塔頂溫度冷回流量回流溫度洗油餾分汽化熱 洗油餾分平均比熱0110030蒸發(fā)回流所需要的熱量：Q 12121.2 395.2 105 1.882 30 1.673 6577205.54kJ/h909.1 1515.3 5151.6 1515.3 871.7273 105Vs 22.4s17014518920118273 1.02

18、36001.75m3/s 6313.22m3/h汽相重度：6312.32.79 kg/m3液相重度：L 0.88 0.0008105 200.812=812 kg/m3式中0.00008計(jì)算系數(shù)；0.88輕油餾分20時(shí)的比重。液相負(fù)荷：16642.73812=0.00569m3/s3600空塔氣速：maxCo812 2.79=0.05=0.852m/s2.79式中C0 系數(shù)，根據(jù)不同板間距求得（當(dāng)板間距是450mm 時(shí)，求得C0=0.05) 。適宜空塔氣速按0.7WmaxW空0.7 0.852 0.596/msVSD= 0.785 W空計(jì)算塔徑：1 75.=2.12m=2120mm0.785

19、0.596按設(shè)備系列，故選用Dg=2200mm 的餾分塔，表 4-6 D g2200毫米餾分塔規(guī)格項(xiàng)目規(guī)格項(xiàng)目高度，毫米29000板距，毫米450重量，噸49.065二蒽油34塔板層數(shù)47苊油7精餾段42洗油塔頂提餾段一蒽油254.3.6一段輕油冷凝冷卻器已知條件：物料量輕油水蒸氣（按一段蒸發(fā)器底焦油含水量為零計(jì)）物料溫度入口出口輕油平均比熱冷凝階段放出的熱量：72.7kg/h909.1kg/h105301.974kJ/kg·Qa 72.7 396.9 909.1 2250.36 2074656.91kJ/h式中2250.36水蒸氣汽化熱；396.9輕油汽化熱。冷卻階段放出的熱量：Q

20、b 72.7 1.974 (105 30) 909.1 4.2 105 30 =297129.73kJ/h熱量小計(jì)：Q=Qa+Qb=2371786.64kJ/h冷卻水(入口25，出口40)用量2371786.644.2 40 25 100037.6 t/h冷卻段水溫升高至：297129.73254.2 3760026.88對(duì)數(shù)平均溫度差t：油汽，105 10530冷卻水，4 02 6. 8 826578.12冷凝段：78.12 65t17812 71.42.3lg 78.1265冷卻段：t278.12 526.6278.122.3lg6576.55需要換熱面積F： K1=150kcal/m2&

21、#183; h· ， 即630kJ/m2· h；K2= 100 kcal/m2· h· ，即 420 kJ/m2· h·冷凝段：冷卻段：F22074656.91630 71.4297129.73420 26.6246.12m226.59 2.m2F F1 F2 72.71m2 故選用的1× 75m2 冷凝冷卻器4.3.7二段輕油冷凝冷卻器已知條件：物料量輕油72.7+11632=11704.7kg/h水蒸氣（按一段蒸發(fā)器底焦油含水量為零計(jì)）909.1kg/h物料溫度入口105出口30輕油平均比熱301101.974kJ/kg

22、·冷凝階段放出的熱量：Qa 11704.7 396.9 909.1 2250.36 6691397.71kJ/h式中2250.36水蒸氣汽化熱；396.9輕油汽化熱。冷卻階段放出的熱量：Qb 11704.7 1.974 105 30 909.1 4.2 105 302019247.34kJ/h熱量小計(jì)：Q=Qa+Qb=8710645.05 kJ/h冷卻水（入口25，出口40）用量138.26t/h8710645.054.2 40 25 1000冷卻段水溫升高至：2019247.3428.525138260 4.2對(duì)數(shù)平均溫度差t：油汽，105 10530冷卻水，4028.525冷凝段

23、：76.5 65t170.8 176.52.3lg65冷卻段：t276.5765.526.22.3lg 5需要換熱面積F： K1=150kcal/m2· h ·，即 630kJ/ m2· h·；K2=100kcal/m2· h·，即420 kJ/ m2· h·冷凝段：6691397.7F1150.1 21 630 70.8 m2冷卻段：2019247.34F2183.52 420 26.2 m2F F1 F2 150.1+183.5=333.6 m24.3.8萘油冷凝冷卻器已知條件： 物料量 物料溫度 入口 出口

24、物料比熱 物料放出熱量3636.4kg/h185702.1 kJ/kg·3636.4× 2.1× (185-70)=878190.6kg/h 對(duì)數(shù)平均溫度差t =78.3換熱面積(取K=420 kJ/ m2· h·)878190.6420 78.326.71m2冷卻水(入口32，出口45)用量878190.64.2 45 32 100016.08 t/h選用換熱面積為1 30m2冷卻器一臺(tái)。4.3.9洗油冷凝冷卻器物料量 物料溫度 入口 出口 物料比熱 物料放出熱量1515.3kg/h185701515.3× 2.1× (1

25、85-70)=365944.95kg/h 對(duì)數(shù)平均溫度差t =78.3換熱面積(取K=420 kJ/ m2· h·)365944.95F11.13 2420 78.3 m2冷卻水（入口32，出口45）用量365944.954.2 45 32 10006.71t/h2.1kJ/kg·選用換熱面積為1 15m2 浸沒式冷卻器一臺(tái)。第 5章主要設(shè)備的計(jì)算及選型5.1 塔板數(shù)的計(jì)算將全塔分為三段，每段取三個(gè)組分HK， MK， LK為計(jì)算方便，同時(shí)考慮到萘在焦油中的特殊地位，餾分塔的三段分配組成及平均相對(duì)分子質(zhì)量分別如下表：表 5-1餾分塔三段分配組成LK 組分相對(duì)分 子質(zhì)

26、量MK組分相對(duì)分子質(zhì)量HK 組分相對(duì)分 子質(zhì)量段分布上段中段下段洗油餾分洗 油 +苊油餾分洗 +蒽 +苊油餾分135苊油餾分170蒽油192苊油餾分側(cè)線以上部分146177蒽油蒽油192192甲基苯的同分異構(gòu)體瀝青201212兩側(cè)線之間蒽油餾分側(cè)線至加料板之間表 5-2 質(zhì)量流量流入/（ kg/h）組分流出質(zhì)量流量/（ kg/h）萘含量占無水焦油百分?jǐn)?shù)洗油餾分1454.55.5%× 5%苊油餾分872.73%× 11%25018.2蒽油餾分640022%× 20%瀝青餾分16290.95.5%× 5%表 5-3 摩爾流量組分相對(duì)分子質(zhì)量kmol/L摩爾分

27、數(shù)/%洗油餾分1351454.5/135=10.828.58苊油餾分170872.7/170=5.134.07蒽油餾分1926400/192=33.3326.43瀝青餾分21216290.9/212=76.8460.92總計(jì)126.12100洗油餾分+苊油M 13510.821705.13146.210.82 5.1310.82 5.13輕油 +酚油 +萘油餾分M 13510.8210.82 5.13 33.331705.1310.82 5.13 33.3319233.3310.82 5.13 33.33177.15.1.1 下段的計(jì)算表 5-4 下段物料衡算流入流出質(zhì)量流率（kg/h）250

28、18.2塔頂8727.3塔底16290.9摩爾流率（kmol/h）126.12塔頂49.28塔底76.84瀝青中，萘的含量取為瀝青質(zhì)量10%，萘為輕組分（LK ） ，記為組分A。根據(jù)瀝青的主要成分，取苊為重組分（HK） ，記為組分B，含量為洗油量的10%。進(jìn)料中萘的含量取為進(jìn)料的23%，苊的含量取為無水焦油的3%。則質(zhì)量守恒：萘：25018.2× 23%=10%× 16290.9+xD,L × 8727.3解得xD,L =47.2%苊：3%× 29090.9=16290.9× 10%+× 8727.3xD,H解得xD,H =8.66%

29、表 5-5 關(guān)鍵組分萘（ LK ）A M=128苊 （ HK） B M=154進(jìn)料kg/hkmol/hw%mol%kg/hkmol/hw%mol%4119.2832.1823%27.89%806.45.243%6.88%出 塔頂3463.6827.0655.23%54.40%120.960.783.25%2.64%料 塔底655.365.1210%11.34%685.444.4610%9.43%進(jìn)料板溫度220，塔頂溫度199，塔底溫度230根據(jù)飽和蒸汽壓計(jì)算苊：lgP=7.1268lgP=8.0331828.04212.53 t2834.99T（K）s完全理想體系A(chǔ)BpsAAB 3 AB1

30、AB2 AB3pB計(jì)算結(jié)果如下表 5-6 相對(duì)揮發(fā)度s萘 pAs苊 pBABAB塔頂483.89106.334.55進(jìn)料板795.06191.654.15塔底990.64249.373.974.22由于假設(shè)誤差太大則理論板數(shù)取為3 塊，塔板效率取0.3，則實(shí)際板數(shù)為NP1 04.3 13.3進(jìn)料板位置的確定lgxD,LxF,L(xD,H)xF ,HN 精餾段lg AB1 AB21.111.11x x 10解得x=5.2取為 6故進(jìn)料板為從下向上數(shù)第6 塊板5.1.2 中段的計(jì)算相當(dāng)于在塔底進(jìn)料，只有精餾段表 5-7 中段物料衡算流入流出摩爾流率（質(zhì)量流率（kg/h)8727.3塔頂 塔底232

31、7.36400kmol/h)49.27塔頂15.94塔底33.33選取甲酚為L(zhǎng)K 記為C，萘為HK 記為D。進(jìn)料中：甲酚的含量為無水焦油的0.6%，萘的含量為進(jìn)料的25%出料中：塔頂甲酚的含量占出料的20%，塔底萘的含量占出料的7%質(zhì)量守恒：甲酚： 0.6% 29090.9 20% 2327.3 xw,l 6400解得xw,L =4.54%萘： 25% 8727.3 7% 6400 xD,H 2327.3解得xD,H =2.37%表 5-8 關(guān)鍵組分進(jìn)料kg/hkmol/hw%mol%kg/hkmol/hw%mol%645.125.974.33%5.11%1954.5115.2752.5%51

32、.73%出塔頂505.214.6720%21.83%7.010.0541.11%1.01%料塔底139.911.31.13%1.34%1947.515.2263%62.98%LK) C M=108萘 （ HK）M=128塔頂溫度165，塔底溫度200，假設(shè)進(jìn)料板190間位甲酚：lgP=7.159041603.811t 172.646萘：1828.04lgP=7.1268212.53 t計(jì)算結(jié)果如下：表 5-9 相對(duì)揮發(fā)度所以 N T21 塊，塔板效率取為0.3，則實(shí)際塔板數(shù)為21700.3假設(shè)的進(jìn)料處xD,LlgxF,L(xD,H ) xF,HN 精餾段8.15lg CD1 CD2s甲酚 ps

33、萘 pDCDCD塔頂256.5192.61.33進(jìn)料板545.1374.61.421.40塔底716.54961.44取理論板數(shù)9，實(shí)際板數(shù)為8/0.3=26，取為26（包括下一段的第一塊塔板）26塊N P2 265.1.3 上段的計(jì)算表 5-10 上段物料流入流出質(zhì)量流率（kg/h)2327.3塔頂1454.5塔底872.8摩爾流率（kmol/h)15.94塔頂10.77塔底5.17選取苯為L(zhǎng)K ，記為E，甲酚為HK，記為 F進(jìn)料中：苯的含量占無水焦油的0.15%；甲酚的含量為進(jìn)料的20%出料中：塔頂甲酚的含量5%，取為2%；塔底苯的含量占出料的2%質(zhì)量守恒：苯 :0.15% 29090.9

34、 2% 1454.5 xD,L 872.8解得xD,L=41.7%20%× 2327.3=2%× 1454.5+xw,H × 872.8解得xw,H=23.15%表 5-11 關(guān)鍵組分苯（ LK）E M=98甲酚(HK ) F M=108進(jìn)料kg/hkmol/hw%mol%kg/hkmol/hw%mol%43.630.456.38%7.66%1163.610.7720%21.76%出塔31.980.3231.36%33.71%17.90.172%2.01%料頂塔11.650.132%2.46%1145.710.623.15%25.71%底塔頂溫度105，塔底溫度1

35、65，假設(shè)進(jìn)料板140苯的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)可以直接查取間位甲酚：1603.811lgP=7.15904t 172.646計(jì)算結(jié)果如下：表 5-12 相對(duì)揮發(fā)度ss苯pE甲酚pFEFEF塔頂 進(jìn)料板塔底207.123.88.7474.3107.04.435.0782256.53.05所以lgNTd(d)wE(d)wFlg(323.4761)2.01(25.71)3.21lg CEFlg5.0理論板數(shù)取為4，塔板效率設(shè)為0.3，則實(shí)際塔板數(shù)為4/0.3=13.3，取為14進(jìn)料位置的確定：N 進(jìn)料板實(shí)際板數(shù)為2.12/0.3=6.87，取為7，即N P3 75.1.4 總塔板數(shù)的計(jì)算所以餾分塔的總塔板

36、數(shù)NP NP1 NP2 NP3 14 26 7 47塊5.2塔的工藝參數(shù)5.2.1 塔徑D=2.2m則塔板面積A T=0.785× D2=0.785× 2.22=3.8m2空塔氣速w VsAt 0.51m/ s5.2.2 塔高根據(jù)經(jīng)驗(yàn)頂部空間一般取1.21.5m，故取h1=1.5m，底部空間h2=1.5m。有效塔高人孔所在板間距增至800mm，塔板間取5個(gè)人孔，裙座取3.3m，所以有效塔高H0=0.45× 46+(0.8-0.45)× 5=22.45m塔高：H=22.45+1.5+1.5+3.3=28.75m故塔高取29m。5.2.3 圓泡罩塔盤的設(shè)計(jì)泡

37、罩尺寸的選擇泡罩尺寸選取100mm需要泡罩個(gè)數(shù)m選擇圓形泡罩，齒縫為矩形型，根據(jù)下式得出泡罩個(gè)數(shù)：Vm=Vm 1.69m F4hL VV式中Vm滿負(fù)荷所取Vm=2.13Vsm每層塔板上泡罩的個(gè)數(shù)；F4每個(gè)泡罩的齒縫總面積；h齒縫的高度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得出一下數(shù)據(jù)：2F4=5 32 32 0.00512m2h=0.032m所以：m1.69F4h( V L)91 個(gè)需要的鼓泡面積鼓泡中的中心距滿足：根據(jù)本課題取按正三角形排列，每個(gè)泡罩所占的正六角行鼓泡面積t=(1.251.5)D ；t-D=2575mmt=1.4D=140mm t-D=40mm 符合條件。ab(mm2)為：222ab=0.866t2=0

38、.866 14016973.6mm2整個(gè)塔盤鼓泡面積Aa(m2)為：2Aa=mab 10 6=1.477m5.2.4 板面布置選定流行由液相負(fù)荷Ls=0.00569 m3/s=20.5m3/h 估采用單流型。取堰長(zhǎng)Lw為塔徑的0.66倍，即堰長(zhǎng)為：Lw=0.66× 2.2=1.45m塔截面積為：AT=3.8m2單型塔板系列選定降液管面積Af與塔截面積AT之比以及弓形降液管寬度Wd與塔徑 D 之比分別為：Af0.0721ATWdd 0.1 2 4D故可以知：2Af=0.0721× 3.8=0.274m2Wd=0.124× 2.2=0.273m降液管內(nèi)停留時(shí)間應(yīng)保證液

39、體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間大于35s，才能保證液體所夾帶氣體的釋出。0.274 0.4521.67s0.00569故所夾帶氣體可以釋出。降液管尺寸可用。泡罩排列泡罩按正三角形排列，在鼓泡區(qū)工排列91 個(gè)：鼓泡區(qū)面積占的百分比為：1.6100% 63%3.8降液管面積占的百分比為：2Af 2 0.0721 100% 14.4 % AT邊緣面積占的百分比為：1-63%-14.4%=22.6%（規(guī)定在50%80%之間）（規(guī)定在10%20%之間）（ 規(guī)定在20%50%之間）故滿足塔盤分配要求。齒縫開度hs根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知：當(dāng)最低氣體負(fù)荷時(shí)，最小齒縫開度h0 12 mm當(dāng)正常氣體負(fù)荷時(shí)，hs 2 h3當(dāng)最大氣體

40、負(fù)荷時(shí)，hs=h=0.032本設(shè)計(jì)是在正常負(fù)荷下操作即2hsh 0.02133mm堰上液溢流高度how采用平流堰，可用下式計(jì)算：H = 2.84How=E1000式中E液體收縮系數(shù)；一般取Lw堰長(zhǎng)，m。當(dāng)LSLW 2.59.362 5 5.9h1.22.5所以：22.8420.5 3How=10.0210001.19堰高h(yuǎn)w及降液管底距下層塔板的距離h0根據(jù)常壓操作壓力，初步選定動(dòng)液封：hds=40mm=0.04m靜液封：hss=hds-how=0.04-0.02=0.02m堰高h(yuǎn)w可按下式計(jì)算：hw=hT+hss+hr+h 式中hT泡罩下縫至塔板的間距，mhr泡罩帽緣圈高度，mh齒縫的高度，

41、mhss靜液封，m對(duì)于直徑是100mm 的泡罩，查得經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，hT=15mm， hr=3mm。hw=15+20+3+32=70mm故選定堰高h(yuǎn)w=70mm降液管底部液封為20mm，則降液管底與下層塔板的距離應(yīng)為：h0=0.07-0.02=0.05m液面梯度液面流過板面梯度與液流量（以LS D 表示）堰高 hw及泡罩底緣塔板的距離hT 有關(guān)，也可按LS D 查得LS D=20.52.2 9.32由于此值較小，可忽略不計(jì)。動(dòng)液封hdshds=how+hss+0.01+0.03=0.04mm25.2.5 塔板壓降蒸汽通過塔板時(shí)可按下式計(jì)算壓降：hp=hL+hc+hs式中hp塔板壓降，m 液柱；hs齒

42、縫局部阻力，m 液柱；hc泡罩局部阻力（包括升氣管回轉(zhuǎn)通道及環(huán)形間隙）， m 液柱；hL有效液層阻力，m 液柱。泡罩局部阻力hchc=Kc VVS=0.25 2.611.922 0.025 mL mF4812 91 0.0038式中KC阻力系數(shù)，直徑為100mm的泡罩取0.25F4 每 個(gè) 泡 罩 的 升 氣 管 截 面 積 ， （ 升 氣 管 直 徑 取 70mm ， 22A= D0.0038mm2）4有效液層阻力hLhL= hds式中沖氣系數(shù)；hds動(dòng)液封，m 液柱。沖氣系數(shù)為氣相動(dòng)能因數(shù)Fb=WbV式中Wb 按液流面積Ab計(jì)算的氣速，m/s由 Ab=AT-2Af， Wb = V 可得：

43、AbFb VsV1.922.611.43bAbV 2.54 2 0.183查得 0.6所以有效液層阻力hL=0.6 0.04 0.024m 液柱所以塔板壓降為：hp=hL+hc+hs=0.02133+0.024+0.025=0.07033m液柱全塔壓降為：P 47 0.07033 3.30551 m 液柱5.2.6 液冷情況按下式求出降液管內(nèi)的液面高度：Hd=hw+hd+hp+ + how 式中hd：液相流出降液管的阻力，m 液柱hd 0.1532 0.15320.005690.00094 m1.45 0.05因液面梯度很小?？梢圆豢紤]，則降液管內(nèi)液面高度：Hd =0.07+0.02+0.00

44、094+0.07033=0.16127m為了防止液泛現(xiàn)象，需滿足以下條件：H式中泡沫層的相對(duì)比重，對(duì)于一般物系取0.5；HT塔板板間距，m則有HT 2 Hd- hw0.45 2 0.16127 0.07=0.25254 所以不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。5.2.7鼓泡層高度hf用下式可以求得：2hf=0.0432Fb2 1.89hw 0.0406hf=0.0432× 1.496+1.89× 0.07-0.0406=0.156m鼓泡層頂部到上層塔板的距離S 為：S=HT-hf=0.45-0.156=0.294m5.2.8排空時(shí)間T采用排液孔直徑d0=10mm排液孔面積Aw，一般可按每平方

45、米塔截面積有13 平方厘米的開孔面積計(jì)算。需要的排液孔數(shù)：Aw=2.54 2.5 6.35cm2/m2b= 6.35 2.54 20.5 取 21 個(gè)2d04全塔積液總排空時(shí)間可按下式計(jì)算：n hw47 0.07T=1.51.52.94h6.355.2.9塔板負(fù)荷性能圖霧沫夾帶線依公式：泛點(diǎn)率Vs ( v ( /- v ) ) 1/2+1.36LsZL /KCFAdHT+hw按泛點(diǎn)率為80計(jì)算如下：Vs 5.4/( 637.5-5.4) 0.5+1.36Ls 2×.2/(1.0 0×.158 × 11.34)=0.80整理得：Vs 15.4-32.26Ls液泛線由

46、 aVs2 b-cLs2-dLs2/3式中a 1.91 × 105 v/ cN2=1.91× 105× 5.4/637.5 × 25322=0.00025b HT+( 0.5-1-0.35) × 0.031 0.65 × 0.70+( 0.5-1-0.35) × 0.031 0.44c 0.153/Lw2ho=0.153/2.722 0.0× 82=3.25d=(H o) × E× 0.667/Lw2/3=(1+0.35) 1××0.667/2.722/3=0.122把 a.

47、b.c.d代入式中得0.00025Vs2=0.44-3.25Ls2-0.122Ls2/3液相負(fù)荷上限線：液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時(shí)間不低于3 5，以 ? 5s 作為液體在降管中停留時(shí)間的下限( Ls) max AfHT/5 0.99 ×0.7/5=0.139m2/s求出上限液體流量Ls 值 (常數(shù)) 。 在Vs Ls 圖上液相負(fù)荷上限為與氣體流量Vs無關(guān)的豎直線漏液線：以 Fo 0 v0.55 作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則得：( Vs) min do2N 0/4= /4do2N× 5/Pv0.5=3.14/4 (× 0.039)2 2×280

48、×5/5.40.5=5.87m3/s據(jù)此做出與液體流量無關(guān)的水平漏液線(4)液相負(fù)荷下限線取堰上液層高度how 0.006m 作為液相負(fù)荷下限條件，依how的計(jì)算式算出Ls的下限值，即how 2.84/1000E3600(Ls)min/lw2/3=0.006取 E 1 得3L 0.006 10002 lw 0 0023m3 /sLs min2.84 13600 0.0023m /s據(jù)此可作出與氣相流量無關(guān)的豎直線圖 5-1 塔板負(fù)荷性能圖1 為霧沫夾帶線，2 為液泛線，3 為漏液線4 為液相負(fù)荷下限線5 為液相負(fù)荷上限線由塔板負(fù)荷性能圖可以看出:任務(wù)規(guī)定的氣、液負(fù)荷下的操作點(diǎn)播P（設(shè)計(jì)點(diǎn)），處在適宜操作區(qū)內(nèi)塔板的氣相負(fù)荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制按照固定的液氣比，由圖查出塔板的氣相負(fù)荷上限（Vs） max 27.16m3/s氣相負(fù)限下限（Vs） min 16.85m3/s操作彈性（Vs） max/（ Vs） min=27.16/16.85=1.61表 5-13 餾分塔的各項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)目單位數(shù)量項(xiàng)目單位數(shù)量塔徑Dmm2200堰長(zhǎng)L wm1.45有效塔高H 0m22.45堰高h(yuǎn)w