化工專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)—精餾塔的設(shè)計(jì)

1、河北工業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 河 北 工 業(yè) 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 作 者： 郭文娟 學(xué) 號： 071131 學(xué) 院： 化工學(xué)院 系(專業(yè))： 化學(xué)工程與工藝 題 目： 30000噸苯酐/年裝置 產(chǎn)品精制工段（成品塔）的工藝設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者： 趙茜 講師 評閱者： 2011 年 6 月 4 日畢業(yè)設(shè)計(jì)中文摘要30000噸苯酐/年裝置產(chǎn)品精制工段（成品塔）的工藝設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)選題為3.0×105 噸/年苯酐生產(chǎn)車間的工藝設(shè)計(jì)。通過各種生產(chǎn)技術(shù)路線的評價(jià)比較，確定了目前國內(nèi)外比較先進(jìn)而又經(jīng)濟(jì)合理的以鄰二甲苯為原料，采用V2O5為主催化劑的固定床反應(yīng)器，熱熔箱回收產(chǎn)品及連續(xù)減壓

2、蒸餾得到成品的成熟工藝技術(shù)，設(shè)計(jì)中用模擬法（上機(jī)運(yùn)算）對重點(diǎn)設(shè)備成品塔進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行了車間全部設(shè)備的計(jì)算與設(shè)計(jì)選型，按施工圖的深度和規(guī)范認(rèn)真設(shè)計(jì)并繪制了車間管道儀表流程圖、重點(diǎn)設(shè)備反應(yīng)器的裝配圖、車間設(shè)備布置圖、部分工段的管道布置圖，對車間用能進(jìn)行了有效的節(jié)能方案與措施，對副產(chǎn)物回收與三廢治理提出了經(jīng)濟(jì)可行的方案，對車間產(chǎn)品進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算，對項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性進(jìn)行了分析研究，提出了具體的車間管理措施及生產(chǎn)操作規(guī)程，為項(xiàng)目的順利建廠投產(chǎn)準(zhǔn)備了較為詳盡的圖紙與資料。關(guān)鍵詞： 鄰二甲苯 苯酐 精制 畢業(yè)設(shè)計(jì)外文摘要Title the Process Design of Refined

3、 Section (Finished Tower)of 30,000 t/a Phthalic Anhydride ProductAbstractThe topic of the design is the phthalic anhydride production process of 3.0 × 104 t/a. Through the evaluation and comparison of diversified production process routes, we have determined the more advanced and economic produ

4、ction technology. The mature process takes O-Xylene as raw material and V2O5-based as catalyst, using a fixed-bed reactor, hot-melt tank which collects the products and continuous vacuum distillation recycling products. In the design the key equipment rectifying tower is calculated and designed in d

5、etail with model method (calculated by computer ) ，and all equipments in the plant are calculated and selected, according to construction plans depth and specification, the plant pipe instrument flow sheet, the key equipments assembly diagram, the equipment arrangement diagram, and part of piping ar

6、rangement diagram are designed and drew carefully .The energy using of the plant is also calculated and analyzed in detail. We also have advanced economic feasible project about the recovery of by-products and the disposal of three kinds of waste. We have considered the workshop safety thoroughly an

7、d carried out feasible design, the plant production cost is checked up and the economic feasibility of the project is analyzed and investigated, material plant management measures and production operating regulations, it have prepared drawing and information comparatively at large for the smooth set

8、ting up and on stream of factory.Keywords： O-xylene phthalic anhydride rectification目 次前言11概述21.1生產(chǎn)路線的選擇21.2 車間布置原則、特點(diǎn)31.3 車間內(nèi)三廢治理及環(huán)境保護(hù)的措施與實(shí)際效果31.4 生產(chǎn)制度32原材料及產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格42.1原料鄰二甲苯質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)42.2產(chǎn)品苯酐質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢測方法42.3 原料及產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格表53 車間（裝置）危險(xiǎn)物料的主要物性6車間安全備忘錄（摘要）64生產(chǎn)流程簡述84.1氧化工段84.2回收工段84.3精制工段84.4 反酸工段9物料衡算總表105 主要設(shè)備

9、的選擇與計(jì)算125. 1成品塔的計(jì)算：125.2換熱設(shè)備205.3容器類設(shè)備275.4泵和風(fēng)機(jī)30設(shè)備一覽表346 原材料、動(dòng)力（水、電、氣、汽）的消耗定額及消耗量396.1 原材料消耗定額及消耗量396.2 動(dòng)力（水、電、氣、汽）消耗定額及消耗量396.3 蒸汽的有效利用及平衡計(jì)算397 成本估算量418 車間定員表439 車間生產(chǎn)控制指標(biāo)及取樣分析4410 三廢排量及有害物質(zhì)含量4711 管道材料控制4811.1 管道材料說明4811.2 管道材質(zhì)控制表4812 存在問題及解決意見4913 設(shè)計(jì)與施工中所遵循的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)50結(jié) 束 語51參 考 文 獻(xiàn)52致 謝53附錄54一物料衡算54二

10、能量衡算63附塔板計(jì)算程序80河北工業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書前言化學(xué)工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，它與國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域有著密切的關(guān)系。它對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高息息相關(guān)。例如：北京燕化，齊魯石化、上海金山、南京揚(yáng)子等石油化工企業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱型企業(yè)，為我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和其他行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。目前我國化工有幾十個(gè)行業(yè)，兩萬多個(gè)品種，但仍不能滿足社會(huì)的需要，我國正處于改革開放和現(xiàn)代化建設(shè)的關(guān)鍵時(shí)期，從中央到地方都非常關(guān)注化工行業(yè)，化工行業(yè)在經(jīng)歷這場變革后，一定會(huì)更加推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。鄰苯二甲酸酐（簡稱苯酐）是重要的有機(jī)化工原料，目前廣泛應(yīng)用于化工、

11、醫(yī)藥、電子、農(nóng)業(yè)、涂料、精細(xì)化工等工業(yè)部門。我國的苯酐主要用于生產(chǎn)鄰二甲酸脂類增塑劑約占苯酐總消費(fèi)量的60%，染料和油漆占25%，不飽和樹脂和其他產(chǎn)品占15%左右。苯酐是一種重要的有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)塑料增塑劑、醇酸樹脂、染料、不飽和樹脂以及某些醫(yī)藥和農(nóng)藥。在畢業(yè)設(shè)計(jì)錢我們認(rèn)真查閱了大量資料病在石家莊化工二廠進(jìn)行了認(rèn)真的實(shí)習(xí)，比較全面準(zhǔn)確的收集了現(xiàn)場數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)參數(shù)和歷年該廠擴(kuò)容改造情況，為我們這次畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。該公司原用萘法生產(chǎn)苯酐，在通過一系列的技術(shù)改造，先后建成以鄰法苯酐生產(chǎn)裝置，到2000年生產(chǎn)能力達(dá)到6.5萬噸，從而達(dá)到全國苯酐產(chǎn)量的20%。本次設(shè)計(jì)吸收了石家莊二廠的經(jīng)驗(yàn)，

12、同時(shí)也采用了國內(nèi)苯酐諸家廠商的先進(jìn)工藝，如生產(chǎn)過程中副產(chǎn)物順酐回收及多余蒸汽發(fā)電等技術(shù)。1概述1.1生產(chǎn)路線的選擇生產(chǎn)苯酐的方法按反應(yīng)器分為三種：固定床法、流化床法、液相氧化法。前兩種原料為鄰二甲苯與空氣或萘與空氣，液相氧化還未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。隨著石油工業(yè)的發(fā)展，用鄰二甲苯代替萘的生產(chǎn)工藝得以迅速發(fā)展，與奈法比較，除了成本低外，還有以下優(yōu)點(diǎn)：消除了氧化降解、提高了原料利用率、減少了氧氣的需用量、降低了放熱量、鄰二甲苯在常溫下液體便于管道運(yùn)輸?；谏鲜鲈蛭覀冞x擇了國內(nèi)外普遍推廣的以鄰二甲苯為原料的工藝路線。在反應(yīng)器的選擇上我們選擇列管式固定床反應(yīng)器，這種反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)是催化劑磨損少，流體在管內(nèi)接近活塞

13、流，推動(dòng)力大，催化劑的生產(chǎn)能力高，主產(chǎn)物收率高，但是固定床反應(yīng)器也有缺點(diǎn)，如：傳熱差，需大的傳熱面，這一點(diǎn)在制造該反應(yīng)器時(shí)已充分考慮。在反應(yīng)器上增加了鹽浴控制閥，可自動(dòng)控制熔鹽的分布，確保較少的徑向溫度。采用LUGRI公司研制的一種旋流式霧化器，使原料氣充分混合。該車間大體上分為：氧化工段、回收工段、精制工段及反酸工段四個(gè)工段。該流程大體為：鄰二甲苯與空氣以90g/m3（催化劑負(fù)荷）比例經(jīng)霧化器混合后，經(jīng)固定反應(yīng)器后生成苯酐、順酐、苯甲酸、苯酞等產(chǎn)物，產(chǎn)生的大量熱由熔鹽移出，產(chǎn)物經(jīng)部冷器、切換冷凝器后大部分苯酐被捕集下來，未冷凝的送入水洗塔回收順酐。順酐經(jīng)處理后制成反酸產(chǎn)品。粗苯酐送入精制工段

14、，精制苯酐送入產(chǎn)品儲(chǔ)罐。該工藝特點(diǎn)：采用固定反應(yīng)器，切換冷凝器捕集粗苯酐，減壓精餾提純產(chǎn)品。在熱熔箱中采用新型翅片管式換熱器，具有傳熱面積大，效率較高。此外切換冷凝器傳熱介質(zhì)采用導(dǎo)熱油，因?yàn)橛盟脑捲诶淠裏崛鄣臏囟葔毫ο掠邢嘧?，壓力不好控制，萬一泄露水會(huì)與苯酐生成具有強(qiáng)腐蝕性的苯二甲酸（酞酸），從而造成設(shè)備的腐蝕。此外水中溶解氧氣和箱體發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)腐蝕設(shè)備。本設(shè)計(jì)在齊魯苯酐（進(jìn)口裝置）車間的基礎(chǔ)上，吸收了石家莊化工二廠的制反酸工藝，使副產(chǎn)物得以合理利用，這樣既減少了環(huán)境污染，又可創(chuàng)下可觀的效益。這是國內(nèi)普遍認(rèn)同的既先進(jìn)又經(jīng)濟(jì)的工藝技術(shù)。1.2 車間布置原則、特點(diǎn)根據(jù)車間危險(xiǎn)性物料特性，裝置的

15、氧化回收工段危險(xiǎn)等級屬于甲級，精制與反酸工段屬乙級。設(shè)備布置要綜合考慮生產(chǎn)及投資要求、安全生產(chǎn)、發(fā)展要求等，可分為室內(nèi)布置、室外和露天化布置。本設(shè)計(jì)綜合考慮了上述幾個(gè)方面，采用露天化布置，外形采用長方形，這樣有利于設(shè)備排列，縮短管線，易于安排交通出入口，有利于采光和通風(fēng)。氧化爐采用露天框架結(jié)構(gòu)，精制工段采用二層框架結(jié)構(gòu)，壓縮機(jī)、反應(yīng)器安排在遠(yuǎn)離控制室的一端。另外，裝置內(nèi)設(shè)備、建筑物、構(gòu)筑物的防火間距按照石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50160-92。設(shè)備布置都嚴(yán)格按照工藝對設(shè)備布置要求而布置。1.3 車間內(nèi)三廢治理及環(huán)境保護(hù)的措施與實(shí)際效果本車間排放三廢不是太多，三廢治理較易，在環(huán)境保護(hù)上符合國

16、家制定的各項(xiàng)指標(biāo)。苯酐車間清潔、干凈。在氧化工段空氣進(jìn)口、壓縮機(jī)進(jìn)口和出口安裝了消音器，使噪音降低到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。1.4 生產(chǎn)制度 本設(shè)計(jì)年開工8000小時(shí)，一天三班，每班8小時(shí)工作制，氧化工段、回收工段、精制工段連續(xù)生產(chǎn)，反酸工段間歇生產(chǎn)，共有4個(gè)班，每班設(shè)置班長一名，負(fù)責(zé)考勤分工。巡視班長一名，負(fù)責(zé)現(xiàn)場巡視。本車間實(shí)行崗位負(fù)責(zé)制，工作考核和獎(jiǎng)金掛鉤，使工人能專心本職工作，從爭做崗位能手到崗位專家，一個(gè)全面、合理的生產(chǎn)制度是本車間安穩(wěn)、長運(yùn)行的保障。2原材料及產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格2.1原料鄰二甲苯質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)值控制標(biāo)準(zhǔn)純度（）9797非芳烴（）0.5C9芳烴（）0.10.1Pt-C0色度20202

17、.2產(chǎn)品苯酐質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢測方法指標(biāo)名稱技術(shù)指標(biāo)檢測方法優(yōu)等品一等品合格品外觀白色鱗片狀或結(jié)晶性粉末白色鱗片狀或結(jié)晶性粉末白色或微帶其它鱗片狀或結(jié)晶粉末熔融色度（色度號）2050100將樣品熔融后放入25ml試管3中與標(biāo)準(zhǔn)比色盤比色熱穩(wěn)定色度（色度號）50150將上述樣品放置1.5h后與標(biāo)準(zhǔn)比色盤比色硫酸色度（色度號）60100150將2g樣品放入試管中加硫酸至25ml反應(yīng)完后與標(biāo)準(zhǔn)比色盤比色結(jié)晶點(diǎn)130.5130.3130.0用油浴將樣品加熱熔融后冷卻至有結(jié)晶時(shí)的溫度純度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）99.5%99.5%99.0%氣相色譜法游離酸含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）0.5%0.5%0.5%滴定法灰分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）0.

18、05%用高微爐加熱燃燒之后的灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.3 原料及產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格表名稱規(guī)格分析方法國家標(biāo)準(zhǔn)備注苯酐99.7比色法HG2-319-793 車間（裝置）危險(xiǎn)物料的主要物性序號名稱分子量熔點(diǎn)沸點(diǎn)閃點(diǎn)燃點(diǎn)在空氣中的爆炸極限（V）國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)備注上限下限1鄰二甲苯106-25.182144.4304652苯酐148130.5284.5158.558010.40.71mg/m33順酐9853199.61033801mg/m3車間安全備忘錄（摘要）本車間設(shè)計(jì)根據(jù)物料特性和生產(chǎn)要求，對安全問題做了較詳盡的計(jì)算和設(shè)計(jì)，采取了相應(yīng)的安全措施。如：設(shè)備和管線的防爆片、消音器、事故槽等，車間配電方面的防爆電機(jī)、防

19、爆開關(guān)、防爆燈等，土建設(shè)計(jì)方面的露天布置及車間通風(fēng)、采光等。此外車間管理方面還要求：1 從事各項(xiàng)作業(yè)前，必須首先確定環(huán)境的安全條件，制定可行的安全措施，并規(guī)定辦理好票證。2 上崗前必須按規(guī)定穿戴好勞動(dòng)用品，嚴(yán)禁穿帶釘子的鞋上崗。不準(zhǔn)帶外人和小孩上崗。女同志必須將長發(fā)扎在安全帽內(nèi)。3 設(shè)置內(nèi)嚴(yán)禁吸煙，嚴(yán)格禁止酒后上崗。4 設(shè)備、管道嚴(yán)禁超溫超負(fù)荷運(yùn)行，儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存量不許超過設(shè)備值的85。5 必須按規(guī)定控制冷油溫度及流量，嚴(yán)禁大量氣相苯酐串入水洗塔而造成系統(tǒng)的堵塞。6 發(fā)生順酐著火時(shí)可用水或干粉滅火劑撲滅之，必須絕對避免順酐與堿性物質(zhì)接觸，在任何情況下，不準(zhǔn)用堿性物質(zhì)清洗容器。7 結(jié)片包裝崗位要嚴(yán)格

20、控制粉塵，空氣中PA粉塵不準(zhǔn)超過15g/Nm3。料庫要干燥通風(fēng)，PA成品嚴(yán)禁與水接觸。8 安全閥必須定期檢驗(yàn)。在生產(chǎn)過程中嚴(yán)禁鎖死安全閥和關(guān)閉其根部閥，安全閥起跳后要及時(shí)上報(bào)，查明原因，在必要時(shí)定壓并加好，鉛封。9 對設(shè)備或管道易腐蝕部位，應(yīng)定期測試壓力，并做好詳盡的記錄草案。10 防爆閥片每一個(gè)大休期更換一次，對超壓未爆的膜片應(yīng)立即更換。11 各種消防器材、防毒面具及其它防護(hù)用品要放在固定的位置上，妥善保管，定期檢查，不得移做他用。全體人員必須熟識其性能和使用范圍。12 設(shè)備、管線檢修前必須切換物料，對貯存，運(yùn)輸易燃、易爆、有毒害等特性物料的設(shè)備、管線，要倒空物料，加堵盲板，清洗或蒸煮置換，

21、并經(jīng)分析合格后方可進(jìn)行檢修。13 電動(dòng)設(shè)備要有良好的接地線，發(fā)現(xiàn)斷裂損壞之處應(yīng)立即聯(lián)系電工予以恢復(fù)。14 電動(dòng)設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)部位應(yīng)設(shè)置完好的保護(hù)罩，在生產(chǎn)中不許任意取下，不許用布擦以防止發(fā)生人身傷亡事故。15 不準(zhǔn)隨便排放物料，非排不可應(yīng)制定妥善的安全保護(hù)措施。4生產(chǎn)流程簡述4.1氧化工段來自大氣的工藝氣體（空氣），經(jīng)入口過濾器凈化后，由風(fēng)機(jī)壓縮后再經(jīng)空氣出口消音器，空氣預(yù)熱器到179后進(jìn)入系統(tǒng)。來自原料儲(chǔ)罐的鄰二甲苯，經(jīng)鄰二甲苯預(yù)熱器，鄰二甲苯屏蔽泵后噴入已加熱的空氣流中。鄰二甲苯噴入量由比例控制閥自動(dòng)控制在精確的1：90（催化劑負(fù)荷）按比例混合的鄰二甲苯與空氣在管道中充分混合后進(jìn)入反應(yīng)器在反應(yīng)

22、器中催化氧化生成苯酐，副產(chǎn)物包括順酐、苯甲酸、苯酞、一氧化碳、二氧化碳、水以及未反應(yīng)的空氣。裝填催化劑的反應(yīng)管完全浸沒在熔鹽中，反應(yīng)放熱由循環(huán)的熔鹽帶出反應(yīng)器，由軸流泵構(gòu)成熔鹽的循環(huán)。熔鹽換熱器產(chǎn)生1.6Mpa蒸汽。反應(yīng)開停車時(shí)由電加熱器提供熔鹽融化所需熱量。離開反應(yīng)器氣體進(jìn)入部分冷凝器，在此氣體被冷卻到162，在此產(chǎn)生蒸汽。4.2回收工段經(jīng)冷卻后氣體進(jìn)入特殊設(shè)計(jì)的高效切換冷卻器及熱熔箱中，粗苯酐先凝華，再經(jīng)熔融形成液體被收集在粗苯酐罐。并粗苯酐儲(chǔ)罐送去精制工段。熱熔箱共有5臺，其切換是按一定順序進(jìn)行的，此循環(huán)周期有定時(shí)器控制，有3臺處于冷凝狀態(tài)，剩下的2臺則處于熱熔和預(yù)熱狀態(tài)，熱熔箱的傳熱由

23、冷熱油系統(tǒng)提供。包括冷油罐、熱油罐、冷油換熱器以及熱油換熱器。反應(yīng)氣中的不凝氣，其中含有順酐及其他一定量的有機(jī)物送入水洗塔，在此順酐被水洗下來送反酸車間工段，未凝氣高空排放。4.3精制工段粗苯酐由粗苯酐罐經(jīng)泵送入一處理釜后，再進(jìn)入二處理釜。使粗苯酐中的苯酞分解成苯酐，蒸汽噴射泵造成系統(tǒng)低真空操作，蒸出物料內(nèi)水分。經(jīng)預(yù)處理后粗苯酐經(jīng)苯酐泵送入輕塔，雜質(zhì)中順酐苯甲酸和少量苯酐作塔頂輕組分排出，塔底物料和再沸器構(gòu)成循環(huán)。由熱油的潛熱進(jìn)行再沸加熱，并由油量控制塔底溫度。塔頂輕組分在塔頂冷凝器進(jìn)行冷凝，冷凝液體回流返回到塔頂，不凝氣由蒸發(fā)噴射泵抽出，并以此保證輕所需的真空度。將輕塔釜出來的出產(chǎn)品送入成品

24、塔內(nèi),塔底再沸器提供成品塔的熱量，再沸器由熱油的潛熱加熱，通過控制流量控制塔釜溫度，由塔釜液位控制塔釜?dú)堃翰沙隽?，?jīng)殘液罐送出界區(qū)外。成品塔塔頂冷凝器將塔頂氣體冷凝下來部分回流，部分作為產(chǎn)品送至成品罐。4.4 反酸工段由水洗塔出來的吸收液達(dá)到一定濃度后，輸送到反酸工段進(jìn)行順?biāo)岬拇呋悩?gòu)化反應(yīng)，得到粗反酸，濾液由耐酸泵打入到廢水罐。83物料衡算總表序號組成分子式分子量沸點(diǎn)密度/m3節(jié)點(diǎn)1節(jié)點(diǎn)2節(jié)點(diǎn)3kmol/hmol%kg/hwt%kmol/hmol%kg/hwt%kmol/hmol%kg/hwt%1O-XC8H10106144.428836.3251.866 3850.450 6.587 2O

25、2O232-182.981.429391.83420.132 12538.688 21.449 235.66511.970 7541.280 0.129 3N2N228-195.781.2511474.06275.735 41273.736 70.605 1474.06274.873 41273.736 70.605 4PAC8H4O314828740228.2131.433 4175.524 7.143 26.80197.573 3966.548 98.326 5COCO28-191.481.2521.9491.115 614.572 1.051 6 CO2CO244-78.21.97639

26、.7912.021 1750.804 2.995 7H2OH21122.266 794.016 1.358 168.3638.552 3030.534 5.184 8MAC4H2O398199.64420.6120.0311 59.976 0.103 0.5822.119 57.036 1.414 9BAC7H6O21222503580.07320.00372 8.930 0.015 0.06950.253 8.479 0.210 10PHC8H6O213429011640.01590.000808 2.131 0.004 0.01510.055 2.023 0.05

27、0 11合計(jì)1946.33358456.890 1968.744158457.487 27.46764034.086 12物性數(shù)據(jù)溫度密度13壓力粘度序號組成分子式分子量沸點(diǎn)密度/m3節(jié)點(diǎn)4節(jié)點(diǎn)5節(jié)點(diǎn)6kmol/hmol%kg/hwt%kmol/hmol%kg/hwt%kmol/hmol%kg/hwt%1O-XC8H10106144.42882O2O232-182.981.429235.66512.140 7541.280 13.857 3N2N228-195.781.2511474.06275.933 41273.736 75.838 4PAC8H4O314828740225.35999.7

28、64 3753.132 99.800 25.33899.823 3750.024 99.854 1.4120.073 208.976 0.384 5COCO28-191.481.2521.9491.131 614.572 1.129 6 CO2CO244-78.21.97639.7912.050 1750.804 3.217 7H2OH2O181001000168.3638.673 3030.534 5.568 8MAC4H2O398199.64420.029950.002 2.935 0.00539 9BAC7H6O21222503580.0450.177 5.490 0.146 0.045

29、0.177 5.490 0.146 0.003850.0002 0.470 0.000863 10PHC8H6O213429011640.01510.059 2.023 0.054 0.0008130.00004 0.109 0.000200 11合計(jì)25.41913760.645 25.3833755.514 1941.27754423.416 100.000 12物性數(shù)據(jù)溫度密度13壓力粘度序號組成分子式分子量沸點(diǎn)密度/m3節(jié)點(diǎn)7節(jié)點(diǎn)8節(jié)點(diǎn)9kmol/hmol%kg/hwt%kmol/hmol%kg/hwt%kmol/hmol%kg/hwt%1O-XC8H10106144.42882O2O

30、232-182.981.429235.66511.786 7541.280 13.537 3N2N228-195.781.2511474.06273.718 41273.736 74.087 4PAC8H4O31482874021.440 70.350 213.120 78.011 0.020357.345 3.004 59.756 2.8540.143 422.392 0.758 5COCO28-191.481.2521.9491.098 614.572 1.103 6 CO2CO244-78.21.97639.7911.990 1750.804 3.143 7H2OH2O181001000

31、224.62611.234 4043.268 7.258 8MAC4H2O398199.64420.58228.433 57.036 20.877 0.6120.031 59.976 0.108 9BAC7H6O21222503580.02491.216 3.038 1.112 0.02870.001 3.501 0.006 10PHC8H6O213429011640.015142.655 2.023 40.244 0.0008130.00004 0.10894 0.0002 11合計(jì)2.0469273.194 0.03545.028 1999.58851355709.638 12物性數(shù)據(jù)溫度

32、密度13壓力粘度序號組成分子式分子量沸點(diǎn)密度/m3節(jié)點(diǎn)10節(jié)點(diǎn)11節(jié)點(diǎn)kmol/hmol%kg/hwt%kmol/hmol%kg/hwt%kmol/hmol%kg/hwt%1O-XC8H10106144.42882O2O232-182.981.429235.66512.598 7541.280 14.238 3N2N228-195.781.2511474.06278.800 41273.736 77.925 4PAC8H4O31482874022.8542.213 422.392 15.394 5COCO28-191.481.2521.9491.173 614.572 1.160 6 CO2C

33、O244-78.21.97639.7912.127 1750.804 3.306 7H2OH21785.302 1785.204 3.370 125.44897.290 2258.064 82.293 8MAC4H2O398199.64420.001330.00007 0.130 0.000246 0.6110.474 59.878 2.182 9BAC7H6O21222503580.02870.022 3.501 0.1276 10PHC8H6O213429011640.0008130.00063 0.109 0.00397 11合計(jì)1870.6463352965.

34、726 1870.6463352965.726 128.9425132743.944 12物性數(shù)據(jù)溫度密度13壓力粘度5 主要設(shè)備的選擇與計(jì)算5. 1成品塔的計(jì)算：5.1.1填料的選擇：此次設(shè)計(jì)的成品塔為了防止殘?jiān)氯?，選擇了兩種填料。分別為：天津天大天久科技股份有限公司 JWB-700Y型金屬絲網(wǎng)波紋填料，比表面積700m2/m3，空隙率0.87 m3/m3，液體負(fù)荷0.220 m3/m2·hr，每米理論板數(shù)約為9塊，每塊理論板壓降約60Pa。本填料用于上面三十九層理論板。金屬鮑爾環(huán)填料，公徑25mm，外徑25mm，高度25mm，厚度0.6mm，堆積個(gè)數(shù)49500個(gè)/m3,堆積重度

35、4704N/ m3，比表面積213 m2/m3，空隙率0.94，等板高度約為500mm，用于下層填料。5.1.2最小回流比的確定：根據(jù)輕重關(guān)鍵組分，可視為理性物系，符合恒摩爾流條件?？捎枚鞯挛榈路匠逃?jì)算：i×Xfi/（i-）=1-qi×Xdi/（i-）=Rmin+1Xfi進(jìn)料組分的摩爾分率Xdi塔頂組分的摩爾分率i某一組分的相對揮發(fā)度方程的根已知塔頂?shù)膲毫?5mmHg，溫度192，塔釜壓力135mmHg，溫度213.57。在平均溫度202.5下各組分飽和蒸汽壓為：P*PA=102.3851pa，P*BA=184.9685pa，P*PH=82.182pa，以PH為基準(zhǔn)，則各組

36、分的平均相對揮發(fā)度為：PA=1.2461，PH=1.0，BA=2.2538q的確定：泡點(diǎn)進(jìn)料q為1。.成品塔進(jìn)料組成及塔頂和塔釜組成：組分進(jìn)料mol%塔頂mol%塔釜mol%PA99.76 99.823 57.345BA0.177 0.177PH0.0594 42.655根據(jù)實(shí)際計(jì)算切合情況對成品塔塔頂組分進(jìn)行調(diào)整如下：PA+BAPH塔頂XD0.99980.0002把Xfi，Xdi及q帶入恩德伍德方程，得：=1.0001174，Rmin=2.0997，R=Rmin×1.4=2.945.1.3理論板數(shù)的確定：用逐板法進(jìn)行計(jì)算：R=2.94D=25.388kmol/hL=2.94

37、5;25.388=74.641 kmol/。精餾段操作方程：Yn+1=R×Xn/(R+1)+XD/(R+1)=0.746 Xn+0.253提餾段操作方程：Yn+11=1.000311 Xn-0.00021相平衡方程：Xn=Yn/(1.2461+0.2461 Yn)代入程序（后附）得Np=28塊板（精餾段3塊，提餾段25塊）5.1.4塔徑的計(jì)算：在塔頂，塔釜分別取1,2兩個(gè)截面。已知：TD=192.15，PD=75mmHg，TW=213.57，PW=135mmHg對截面1：已知 D=25.388Kmol/h，則L=RD=74.641Kmol/h，V=L+D=27.786Kmol/h。塔

38、徑d=4VS/(u×)1/2 （1）其中u根據(jù)絲網(wǎng)波紋填料的泛點(diǎn)公式計(jì)算uF=F×（1.2/rg）1/2 (2)rg氣相重度，Kg/m3；F取2.4m/s（kg/m3）0.5由PV=NRT 得，VS=NRT/P，VS=10.750m3/s，又得rg=m/VS=（14799.36/3600）/10.750=0.382Kg/m3則，uF=2.4×（1.2/0.382）1/2m/s=4.3m/s取安全系數(shù)為0.8，則：u=uF×0.8=3.44m/s把VS,u代入（1）得d=1.9952m，圓整到2.0m重新校核：u=3.42m/s對截面2：已知 V=L+D=

39、27.786Kmol/hVS=NRT/P，VS=6.25m3/s，又得rg=m/VS=（14799.36/3600）/6.25=0.658Kg/m3則uF=2.4×（1.2/0.658）1/2m/s=3.24m/s取安全系數(shù)為0.8，則：u=uF×0.8=2.592m/s把VS,u代入（1）得d=1.7553m，圓整到2.0m，與截面1相同。重新校核：u=1.99m/s5.1.5塔高的計(jì)算：裙座高 4.0m塔底部空間高度 1.1m底部兩層實(shí)際塔板用鮑爾環(huán)填料（防堵）高度 1.0m兩段填料之間高度 1.0m提餾段上面34塊實(shí)際塔板用波紋絲網(wǎng)填料高度 4.0m精餾段5塊實(shí)際塔板

40、用波紋絲網(wǎng)填料高度 0.5m填料至封頭空間高度 1.2m封頭高 0.525m接管高度 0.3m進(jìn)料高度 0.5m總高約 14.125m5.1.6塔內(nèi)件的確定：筒體材料為： 16MnR涂抹器： 標(biāo)準(zhǔn)型絲網(wǎng)涂抹器限制板： 大徑絲網(wǎng)限制板支承板： 梁式氣體噴射支承板液體分布器： 排版式分布器（塔徑較大）再分布器： 梁式再分布器封頭： JB/T 47462002 公稱直徑2000mm裙座材料： Q235-A進(jìn)料板： 溢流槽式布液器 公稱直徑2000mm5.1.7筒壁厚及封頭壁厚的確定：5.1.7.1筒壁厚的確定在工作溫度213.17下：設(shè)壁厚=16mm，鋼板負(fù)偏差C1=0.8mm腐蝕裕量C2=2mm鋼

41、板在加工過程中由于拉伸作用產(chǎn)生的減薄量C3=0短圓筒長度L=9600mm有效厚度e=13.2mm，為計(jì)算方便，這里取13mm公稱直徑Di=2000mmEt=1.846×105MpaD0=2000+13×2=2026mm則L/D0=4.289，D0/e=155.85查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)，圖9-7，得A=0.00016，則P=2/3·E·A·e /D0=2/3×1.846×105×0.00016×13/2026=0.126Mpa0.1 Mpa符合要求，故壁厚選16mm。檢驗(yàn)是否為短圓筒：L臨=1.17×

42、;D0D0/e0.5=1.17×20262026/130.5=29591mm9600mm，故此圓筒為短圓筒。5.1.7.2封頭壁厚的確定這里選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，鋼板在加工過程中由于拉伸作用產(chǎn)生的減薄量C3=2mm球殼半徑R=0.9Di=1800mm；A=0.125e/R=0.125×11.2/1800=0.000778查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)，圖9-7，得Bs=92Mpa故p= Bse/R=92×11.2/1800=0.572Mpa可見，e=11.2標(biāo)準(zhǔn)橢圓行封頭的抗失穩(wěn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同直徑、同厚度的圓柱形筒體的抗失穩(wěn)能力，故選用16mm的16MnR制造封頭不但沒有問題，還

43、對該精餾塔的筒體起到支撐的作用。5.1.8重量M金屬鮑爾環(huán)=480×1×(2.0/2)2×=1507.2KgM波紋填料=180×4.5×(2.0/2)2×=25432.4KgM封頭=588×2=1176KgM筒體=588×2=1176Kg估算群座的質(zhì)量M群座=795×4=3180KgM總=12798.6Kg工作時(shí)的總重量為M0=12798.6+1.0×9.6××1031.126×103+3180=44068.6Kg5.1.9風(fēng)載荷的計(jì)算：P1=K1×K2i

44、×q0×fi×AiP1風(fēng)載荷K1空氣動(dòng)力系數(shù)，通常取0.7K2i=1+i * m脈；i動(dòng)力系數(shù)，取1，m脈脈動(dòng)系數(shù)，取0.35fi風(fēng)壓高度系數(shù)，天津取1.14Ai迎風(fēng)面積，m2Dei塔設(shè)備計(jì)算的有效直徑，mhi塔設(shè)備計(jì)算的有效高度，mDei=2.00.0320.1=2.132m，hi=14.125m故P1=K1×K2i×q0×fi×Ai=0.7×1.35×350×1.14×14.125×(2.00.0320.1)=11354.8N5.1.10風(fēng)彎矩的計(jì)算：MW,0=P1

45、15;hi×0.5=11354.8×14.125×0.5=80193.4N·m5.1.11地震負(fù)荷的計(jì)算5.1.11.1水平振動(dòng)產(chǎn)生的載荷類場地，Tg=0.55s；地震強(qiáng)烈度8級，max=0.45T=90.33×H×(m0H/ESeDi3)1/2×10-3s=（Tg/T)0.9maxH塔器的總高度，mm；m0塔器的操作質(zhì)量，kg；E材料在設(shè)計(jì)溫度下的彈性模數(shù)，MPa；Se塔器殼體的有效壁厚，mm；Di塔器的內(nèi)徑，mm；T1塔器的基本自振周期，s；Tg各類場地土的特征周期，s；T=T1=90.33×14125

46、5;(47248.6×14125/1.846×105×13.2×20003)1/2×10-3s=0.236s=（Tg/T)0.9max=（0.55/0.236）0.9×0.45=0.9645.1.11.2垂直地震力的計(jì)算FV=vmax·meq·gvmax垂直地震影響系數(shù)最大值，取vmax=0.65maxmeq塔器的當(dāng)量質(zhì)量，取meq=0.75m0，kg則，F(xiàn)V=vmax·meq·g=94742N5.1.12地震彎矩的計(jì)算M=(1/2)×C××Q×H=0.5×0.5×0.964×47248.6×14.125=160840.14N·m其中C取0.55.1.13塔體強(qiáng)度和穩(wěn)定校核塔在正常情況操作，停工，實(shí)驗(yàn)三種狀態(tài)下軸向組合壓力滿足穩(wěn)定條件，軸向拉力滿足穩(wěn)定條件。（1） 外壓引起的軸向應(yīng)力1（Pa）為：1=Pdi/（4×e）=1.1×0.101×2000/（4×13.2）=4.268Mpa（2） 由軸向載荷引起的軸向應(yīng)力2為：2=（m0g±FV)/(3.14Die)=(44068.6×9.8±