苯氯苯板式精餾塔冷凝器工藝設(shè)計(jì)

1、苯-氯苯板式精餾塔冷凝器工藝設(shè)計(jì)工藝說明書上海工程技術(shù)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院專業(yè)：制藥工程學(xué)號(hào)：0414101*姓名：XXX目 錄一、苯-氯苯板式精餾塔的工藝設(shè)計(jì)任務(wù)書3（一）設(shè)計(jì)題目3（二）操作條件3（三）設(shè)計(jì)內(nèi)容3（四）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)3二、苯-氯苯板式精餾塔的工藝計(jì)算書（精餾段部分） 4（一）設(shè)計(jì)方案的確定及工藝流程的說明5（二）全塔的物料衡算5（三）塔板數(shù)的確定5（四）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10（五）精餾段的汽液負(fù)荷計(jì)算10三、標(biāo)準(zhǔn)系列化管式殼換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟10四、非標(biāo)準(zhǔn)系列化管式殼換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟10五、苯立式管殼式冷凝器的設(shè)計(jì)（標(biāo)準(zhǔn)系列）12六、苯立式管殼式冷凝器的

2、設(shè)計(jì)工藝計(jì)算書（標(biāo)準(zhǔn)系列）13（一）確定流體流動(dòng)空間13（二）計(jì)算流體的定性溫度，確定流體的物性數(shù)據(jù)13（三）計(jì)算熱負(fù)荷13（四）計(jì)算有效平均溫度差14（五）選取經(jīng)驗(yàn)傳熱系數(shù)K值14（六）估算換熱面積14（七）初選換熱器規(guī)格14（八）核算總傳熱系數(shù)K014（九）計(jì)算壓強(qiáng)降16七、板式精餾塔工藝設(shè)計(jì)感想-17化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 課程設(shè)計(jì)題目苯-氯苯板式精餾塔冷凝器的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)一苯-氯苯連續(xù)精餾塔冷凝器。工藝要求：年產(chǎn)純度為99.3%的氯苯44500t/a，塔頂餾出液中含氯苯不高于2%。原料液中含氯苯為35%（以上均為質(zhì)量%）。二、操作條件1.塔頂壓強(qiáng)4kPa（表壓）；2.進(jìn)料熱狀況

3、，料液溫度為50t；3.塔釜加熱蒸汽壓力506kPa；4.單板壓降不大于0.7kPa；5.回流液和餾出液溫度均為飽和溫度；3.冷卻水進(jìn)出口溫度分別為25和30；4.年工作日330天，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1.設(shè)計(jì)方案的確定及工藝流程的說明；2.塔的工藝計(jì)算；3.冷凝器的熱負(fù)荷；4.冷凝器的選型及核算；5.冷凝器結(jié)構(gòu)詳圖的繪制；9.對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)述或?qū)τ嘘P(guān)問題的分析與討論。四、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)1.組分的飽和蒸汽壓（mmHg）溫度，（）80859095100105108110苯760877102511701350153516601760氯苯148173205246293342376400溫度，（

4、）115120125128130131.8苯198122502518269928402900氯苯4665436246797197602.組分的液相密度（kg/m3）溫度，（）80859095100105110115苯817811805799793787782775氯苯10391034102810231018101210081002溫度，（）120125130苯770764757氯苯997991985純組分在任何溫度下的密度可由下式計(jì)算苯 推薦：氯苯 推薦：式中的t為溫度，。3.組分的表面張力（mN/m）溫度，（）8085110115120131苯21.220.617.316.816.315.3

5、氯苯26.125.722.722.221.620.4雙組分混合液體的表面張力可按下式計(jì)算：（為A、B組分的摩爾分率）4.氯苯的汽化潛熱常壓沸點(diǎn)下的汽化潛熱為35.3×103kJ/kmol。純組分的汽化潛熱與溫度的關(guān)系可用下式表示：（氯苯的臨界溫度：）苯-氯苯板式精餾塔的工藝計(jì)算書（精餾段部分）一、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。流程圖如下二、全塔

6、的物料衡算（一）料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品含苯的摩爾分率苯和氯苯的相對(duì)摩爾質(zhì)量分別為78.11和112.61kg/kmol。0.01006（二）平均摩爾質(zhì)量（三）料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品的摩爾流率依題給條件：一年以330天，一天以24小時(shí)計(jì)，有：，全塔物料衡算： 三、塔板數(shù)的確定（一）理論塔板數(shù)的求取苯-氯苯物系屬于理想物系，可采用梯級(jí)圖解法（M·T法）求取，步驟如下：1.根據(jù)苯-氯苯的相平衡數(shù)據(jù)，利用泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方程求取依據(jù)，將所得計(jì)算結(jié)果列表如下：溫度，（）808588909598100苯7608779581025117012721350氯苯148173192205246272293兩相摩爾分率

7、x10.8340.7420.6770.5560.4880.442y10.9620.9350.9130.8560.8170.785溫度，（）105108110115118120125苯1535166017601981213222502518氯苯342376400466510543624兩相摩爾分率x0.3500.2990.2650.1940.1540.1270.072y0.7070.6530.6140.5060.4320.3760.239溫度，（）128130131.8苯269928402900氯苯679719760兩相摩爾分率x0.0400.0190y0.1420.0710本題中，塔內(nèi)壓力接近

8、常壓（實(shí)際上略高于常壓），而表中所給為常壓下的相平衡數(shù)據(jù)，因?yàn)椴僮鲏毫ζx常壓很小，所以其對(duì)平衡關(guān)系的影響完全可以忽略。2.確定操作的回流比R將1.表中數(shù)據(jù)作圖得曲線及曲線。在圖上，因，查得，而，。故有：考慮到精餾段操作線離平衡線較近，故取實(shí)際操作的回流比為最小回流比的1.8倍，即：3.求理論塔板數(shù)（1）逐板計(jì)算法提餾段操作線為過和兩點(diǎn)的直線。 圖2. 2組份精餾塔板計(jì)算圖圖解得塊（不含釜）。其中，精餾段塊，提餾段塊，第4塊為加料板位置。（3）吉利蘭圖法 N=11.1塊塊 N=3.8塊精餾段取塊提餾段取塊塊（二）實(shí)際塔板數(shù)1.全塔效率選用公式計(jì)算。該式適用于液相粘度為0.071.4mPa

9、83;s的烴類物系，式中的為全塔平均溫度下以進(jìn)料組成表示的平均粘度。塔的平均溫度為0.5(80+131.8)=106（取塔頂?shù)椎乃阈g(shù)平均值），在此平均溫度下查化工原理附錄11得：，。2.實(shí)際塔板數(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。四、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（一）平均壓強(qiáng)取每層塔板壓降為0.7kPa計(jì)算。塔頂：加料板：平均壓強(qiáng)（二）平均溫度查溫度組成圖得：塔頂為80，加料板為88。（三）平均分子量塔頂： ，（查相平衡圖）加料板：，（查相平衡圖）精餾段：（四）平均密度1.液相平均密度塔頂：進(jìn)料板：精餾段：2.汽相平均密度（五）液體的平均表面張力塔

10、頂：；（80）進(jìn)料板：；（88）精餾段：（六）液體的平均粘度塔頂：查化工原理附錄11，在80下有：加料板：精餾段：五、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冷凝器的熱負(fù)荷苯立式管殼式冷凝器的設(shè)計(jì)（標(biāo)準(zhǔn)系列）一、設(shè)計(jì)任務(wù)1.處理能力：44500t/a ；2.設(shè)備形式：立式列管式冷凝器。二、操作條件1.苯：冷凝溫度80，冷凝液于飽和溫度下離開冷凝器；2.冷卻介質(zhì)：為井水，流量70000kg/h，入口溫度25，出口溫度30；3.允許壓降：不大于105Pa；4.每天按330天，每天按24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。三、設(shè)計(jì)要求苯立式管殼式冷凝器的設(shè)計(jì)工藝計(jì)算

11、書（標(biāo)準(zhǔn)系列）本設(shè)計(jì)的工藝計(jì)算如下：此為一側(cè)流體為恒溫的列管式換熱器的設(shè)計(jì)。1.確定流體流動(dòng)空間冷卻水走管程，苯走殼程，有利于苯的散熱和冷凝。2.計(jì)算流體的定性溫度，確定流體的物性數(shù)據(jù)苯液體在定性溫度（80）下的物性數(shù)據(jù)（查化工原理附錄）井水的定性溫度：入口溫度為，出口溫度為井水的定性溫度為兩流體的溫差，故選固定管板式換熱器兩流體在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)如下物性流體溫度密度kg/m3粘度mPa·s比熱容kJ/(kg·)導(dǎo)熱系數(shù)W/(m·)苯806770.311.9420.127井水27.5993.70.7174.1740.6273.計(jì)算熱負(fù)荷4.計(jì)算有效平均溫度差逆

12、流溫差5.選取經(jīng)驗(yàn)傳熱系數(shù)K值根據(jù)管程走井水，殼程走苯，總傳熱系數(shù)，現(xiàn)暫取。6.估算換熱面積7.初選換熱器規(guī)格立式固定管板式換熱器的規(guī)格如下公稱直徑D600mm公稱換熱面積S113.5m2管程數(shù)Np.1管數(shù)n.245管長(zhǎng)L.6m管子直徑.管子排列方式.正三角形換熱器的實(shí)際換熱面積 該換熱器所要求的總傳熱系數(shù)8.核算總傳熱系數(shù)（1）計(jì)算管程對(duì)流傳熱系數(shù)（湍流）故（2）計(jì)算殼程對(duì)流傳熱系數(shù)因?yàn)榱⑹焦軞な綋Q熱器，殼程為苯飽和蒸汽冷凝為飽和液體后離開換熱器，故可按蒸汽在垂直管外冷凝的計(jì)算公式計(jì)算現(xiàn)假設(shè)管外壁溫，則冷凝液膜的平均溫度為，在換熱器內(nèi)絕大多數(shù)苯的溫度在80，只有靠近管壁的溫度較低，故在平均膜

13、溫57.5下的物性可沿用飽和溫度80下的數(shù)據(jù)，在層流下：（3）確定污垢熱阻（4）總傳熱系數(shù)所選換熱器的安全系數(shù)為表明該換熱器的傳熱面積裕度符合要求。（5）核算壁溫與冷凝液流型核算壁溫時(shí)，一般忽略管壁熱阻，按以下近似計(jì)算公式計(jì)算，這與假設(shè)相差不大，可以接受。核算流型冷凝負(fù)荷（符合層流假設(shè)）9.計(jì)算壓強(qiáng)降（1）計(jì)算管程壓降（Ft結(jié)垢校正系數(shù)，Np管程數(shù)，Ns殼程數(shù)）取碳鋼的管壁粗糙度為0.1mm，則，而，于是對(duì)的管子有（2）計(jì)算殼程壓力降殼程為恒溫恒壓蒸汽冷凝，可忽略壓降。由此可知，所選換熱器是合適的。課程設(shè)計(jì)小結(jié)我的課程設(shè)計(jì)題目是苯-氯苯板式精餾塔冷凝器工藝設(shè)計(jì)圖。在開始時(shí)，我們不知道如何下手，

14、雖然有課程設(shè)計(jì)書作為參考，但其書上的計(jì)算步驟與我們自己的計(jì)算步驟有少許差異，在這些差異面前，我們顯得有些不知所措，通過查閱化工原理，化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，物理化學(xué)，化工原理課程設(shè)計(jì)等書籍，以及在網(wǎng)上搜索到的理論和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。我們慢慢地找到了符合自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。并逐漸建立了自己的模版和計(jì)算過程。 我們大部分人都是經(jīng)歷了幾乎一天多的時(shí)間才選出了合適的換熱器型號(hào)，現(xiàn)在還清楚的記得我試差成功后那激動(dòng)的心情，因?yàn)槲覈L到了自己在付出很多后那種成功的喜悅。 本次化工原理課程設(shè)計(jì)歷時(shí)兩周，是上大學(xué)以來第一次獨(dú)立的工業(yè)化設(shè)計(jì)。從老師以及學(xué)長(zhǎng)那里了解到化工原理課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)我們化工設(shè)計(jì)能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計(jì)使我們初步掌握化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)原則及方法；學(xué)會(huì)各種手冊(cè)的使用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握各種結(jié)果的校核，能畫出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形；在設(shè)計(jì)過程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性和經(jīng)濟(jì)合理性。由于第一次接觸課程設(shè)計(jì)，起初心里充滿了新鮮感和期待，因?yàn)樽晕艺J(rèn)為在大學(xué)里學(xué)到的東西終于可以加以實(shí)踐了?？墒钱?dāng)老師把任務(wù)書發(fā)到手里是卻是一頭霧水，完全不知所措?？墒窃谶@短短的兩周里，從開始的一無所知，到同學(xué)討論，再進(jìn)行整個(gè)流程的計(jì)算，再到對(duì)工業(yè)材料上的選取論證和后期的流程圖的繪制