乙烯-乙烷精餾裝置設(shè)計(jì)化工課程設(shè)計(jì)

1、大連理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)題目:乙烯一乙烷精餡裝置設(shè)計(jì)學(xué) 部：專 業(yè)：班 級(jí)：學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：乙烷乙烯精飾裝置 乙烷乙烯精飾裝譽(yù) 目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 目錄1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 過(guò)程工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)任務(wù)書4 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 第一章概述9 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 1.1精懈塔工藝設(shè)計(jì)9再沸器9 HYPERL

2、INK l bookmark28 o Current Document 冷凝器（設(shè)計(jì)從略）9 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 第二章方案流程簡(jiǎn)介10精館裝置流程10工藝流程10 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 1）物料的儲(chǔ)存和運(yùn)輸10 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 2）必要的檢測(cè)手段10 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 3）調(diào)節(jié)裝垃10 HYPERLINK l bookmark42 o

3、Current Document 處理能力及產(chǎn)品質(zhì)量11 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 第三章精飾塔工藝設(shè)計(jì)12 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 3.1設(shè)計(jì)條件12工藝條件：12 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 操作條件：12 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 塔板形式：12處理最：12 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 3.2物料衡算及熱

4、量衡算12 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 3.2.1物料衡算12 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 3.2.2熱量衡算13 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 3.3塔板數(shù)的計(jì)算13 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 1）相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算： 13 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 2）塔板數(shù)13 HYPERLINK l bookmark64 o

5、Current Document 3.4精館塔工藝設(shè)計(jì)15 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 3.4.1精館段物性數(shù)據(jù)（塔頂條取153.4.2塔徑計(jì)算16 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 3.4.3塔高的估算17 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 3.4.4降液管尺寸18 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 3.4.5塔板的校核19 HYPERLINK l bookmark92 o Current

6、 Document 第四章再沸器的設(shè)計(jì)24 HYPERLINK l bookmark94 o Current Document 4.1再沸器的設(shè)計(jì)條件24 HYPERLINK l bookmark96 o Current Document 4.1.1選用立式熱虹吸式再沸器24 HYPERLINK l bookmark98 o Current Document 4.1.2再沸器殼程與管程的設(shè)計(jì)24 HYPERLINK l bookmark100 o Current Document 4.1.3物性數(shù)據(jù)24 HYPERLINK l bookmark106 o Current Document 4.

7、2換熱器尺寸的估算25 HYPERLINK l bookmark108 o Current Document 4.3傳熱系數(shù)的校核26 HYPERLINK l bookmark110 o Current Document 4.3.1顯熱段傳熱系數(shù)Kl26 HYPERLINK l bookmark122 o Current Document 4.3.2蒸發(fā)段傳熱系數(shù)心的計(jì)算27 HYPERLINK l bookmark144 o Current Document 4.3.3顯熱段及蒸發(fā)段長(zhǎng)度29 HYPERLINK l bookmark146 o Current Document 4.3.4平均

8、傳熱系數(shù)29 HYPERLINK l bookmark148 o Current Document 4.3.5傳熱面積裕度： 30 HYPERLINK l bookmark150 o Current Document 4.4循環(huán)流量的校核30 HYPERLINK l bookmark152 o Current Document （1）計(jì)算循環(huán)推動(dòng)力30 HYPERLINK l bookmark154 o Current Document （2）循環(huán)阻力31 HYPERLINK l bookmark170 o Current Document 第5章輔助設(shè)備設(shè)計(jì)34 HYPERLINK l bo

9、okmark172 o Current Document 51 輔助容器的設(shè)計(jì)345.1.1進(jìn)料罐34 HYPERLINK l bookmark168 o Current Document 5.1.2回流罐34 HYPERLINK l bookmark174 o Current Document 5.1.3塔頂產(chǎn)品罐34 HYPERLINK l bookmark176 o Current Document 5.1.4釜液罐35 HYPERLINK l bookmark178 o Current Document 5.2傳熱設(shè)備35 HYPERLINK l bookmark180 o Curre

10、nt Document 冷卻器和塔頂冷凝器的集成35 HYPERLINK l bookmark182 o Current Document 釜液冷卻器36 HYPERLINK l bookmark184 o Current Document 第6章管路設(shè)計(jì)37 HYPERLINK l bookmark186 o Current Document 6.1泵的設(shè)計(jì)376.1.1進(jìn)料泵376.1.2回流泵376.1.3釜液泵38 HYPERLINK l bookmark190 o Current Document 6.2管路設(shè)計(jì)39 HYPERLINK l bookmark192 o Current

11、 Document 第7章控制方案40 HYPERLINK l bookmark198 o Current Document 附錄一主要符號(hào)說(shuō)明42 HYPERLINK l bookmark200 o Current Document 附錄二主要參考文獻(xiàn)43 HYPERLINK l bookmark202 o Current Document 附件三：泡點(diǎn)及塔板計(jì)算程序44 HYPERLINK l bookmark208 o Current Document 附錄四：計(jì)算結(jié)果表46 HYPERLINK l bookmark212 o Current Document 第八章經(jīng)濟(jì)核算49 HYP

12、ERLINK l bookmark214 o Current Document 8.1精錨塔49 HYPERLINK l bookmark216 o Current Document 8.2再沸器49 HYPERLINK l bookmark218 o Current Document 8.3項(xiàng)目總投資估算51 HYPERLINK l bookmark220 o Current Document 8.4項(xiàng)目成本分析51 HYPERLINK l bookmark224 o Current Document 8.5項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)52 HYPERLINK l bookmark226 o Curre

13、nt Document 總結(jié)53乙烷乙烯精飾裝證 乙烷乙烯精飾裝證 過(guò)程工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（-）乙烯乙烷精憎裝置設(shè)計(jì)學(xué)生姓名班級(jí)化工1306 學(xué)號(hào) 201325034表1中圈上序號(hào)的設(shè)計(jì)方案包括了個(gè)人本次課程設(shè)計(jì)的參數(shù)。一、設(shè)計(jì)條件工藝條件：飽和液體進(jìn)料，進(jìn)料乙烯含Mxf =65%（摩爾百分?jǐn)?shù)）塔頂乙烯含量xD =99%,釜液乙烯含量X,. 1%，總板效率為0.6。操作條件：建議塔頂操作壓力2.5MPa（表壓）。安裝地點(diǎn)：大連。其他條件見(jiàn)表1。表1設(shè)計(jì)方案序號(hào)12345678塔板設(shè)計(jì)位置塔頂塔頂塔頂塔頂塔頂塔頂塔頂塔頂塔板形式篩板篩板篩板篩板篩板篩板篩板篩板處理量(kmol/h)1001

14、00100140140140180180回流比系數(shù)R/Rmin1.31.51.71.31.51.71.31.5續(xù)表1序號(hào)910111213141516塔板設(shè)計(jì)位置塔頂塔頂塔頂塔頂塔頂塔頂塔頂塔頂塔板形式篩板篩板篩板篩板浮閥浮閥浮閥浮閥處理 ft(kmol/h)180210210210100100100140回流比系數(shù)R/Rnfa1.71.31.51.71.31.51.71.3續(xù)表1序號(hào)1718192021222324塔板設(shè)計(jì)位置塔頂塔頂塔頂塔頂塔頂塔頂塔頂塔頂塔板形式浮閥浮閥浮閥浮閥浮閥浮閥浮閥浮閥處理量(kmol/h)140140180180180210210210回流比系數(shù)R/Rmta1.

15、51.71.31.51.71.31.51.7續(xù)表1序號(hào)2526272829303132塔板設(shè)計(jì)位置塔底塔底塔底塔底塔底塔底塔底塔底塔板形式篩板篩板篩板篩板篩板篩板篩板篩板處理童(kmol/h)100100100140140140180180回流比系數(shù)R/Rnta1.31.51.71.31.51.71.31.5續(xù)表1序號(hào)3334353637383940塔板設(shè)計(jì)位置塔底塔底塔底塔底塔底塔底塔底塔底塔板形式篩板篩板篩板篩板浮閥浮閥浮閥浮閥處理量(kmol/h)180210210210100100100140回流比系數(shù)R/Rcrin1.71.31.51.71.31.51.71.3續(xù)表1序號(hào)414243

16、4445464748塔板設(shè)計(jì)位置塔底塔底塔底塔底塔底塔底塔底塔底塔板形式浮閥浮閥浮閥浮閥浮閥浮閥浮閥浮閥乙烷乙烯精飾裝趕 乙烷乙烯精飾裝趕 #乙烷乙烯精飾裝置 處理量(kmol/h)140140180180180210210210回流比系數(shù)R/Rndn1.51.71.31.51.71.31.51.7二、工藝設(shè)計(jì)要求1完成精惴塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算:塔高、塔徑溢流裝置的設(shè)計(jì)塔盤布置塔盤流動(dòng)性能的校核負(fù)荷性能圖2完成塔底再沸器的設(shè)計(jì)計(jì)算：3管路尺寸的確定、管路阻力計(jì)算及泵的選擇；4其余輔助設(shè)備的計(jì)算及選型：5控制儀表的選擇參數(shù)：6用3護(hù)圖紙繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖及主要設(shè)備(精傭塔或再沸器)的工 藝條件

17、圖各一張：(塔板設(shè)計(jì)位置為塔頂?shù)耐瑢W(xué)完成精鐳塔的工藝條件圖；塔板設(shè)計(jì)位置為 塔底的同學(xué)完成再沸器的工藝條件圖。)7編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。三、其它要求本課程的設(shè)計(jì)說(shuō)明書分兩本裝訂，第一本為工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書，第二本為 機(jī)械設(shè)計(jì)說(shuō)明書。1-2周完成工藝設(shè)計(jì)后，將工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書交上來(lái)，計(jì)算結(jié)果表經(jīng)指導(dǎo) 教師審核簽字合格后，方可進(jìn)行3-4周的機(jī)械設(shè)計(jì)(注：應(yīng)用化學(xué)專業(yè)只 進(jìn)行工藝設(shè)計(jì))。圖紙一律用計(jì)算機(jī)(電子圖板)出圖。本課程要求獨(dú)立完成，發(fā)現(xiàn)抄襲行為取消該門成績(jī)。最終成績(jī)由工藝設(shè) 計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)的完成情況和最后的考試(核)情況綜合給定。四、參考資料化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)，匡國(guó)柱、史啟才主編，化學(xué)工業(yè)出版社，

18、 2002 年?；瘜W(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)（有機(jī)卷），劉光啟、馬連湘、劉杰主編，化學(xué)工 業(yè)出版社，2002年?；の镄运銏D手冊(cè)，劉光啟、馬連湘、劉杰主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2002 年。石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)，盧煥章，劉光啟、馬連湘、劉杰主編，化學(xué)工業(yè) 出版社，1982年。石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)（續(xù)篇），馬沛生，化學(xué)工業(yè)出版社，1993年。石油化工設(shè)計(jì)手冊(cè)，王松漢，化學(xué)工業(yè)出版社，2002年。指導(dǎo)教師任務(wù)書下達(dá)日期乙烷乙烯精飾裝證 乙烷乙烯精飾裝證 前言本精館塔極其輔助設(shè)備設(shè)計(jì)書包括概 述，流程簡(jiǎn)介，設(shè)計(jì)任務(wù)書，精飾塔設(shè)計(jì)， 再沸器設(shè)計(jì)，輔助設(shè)備設(shè)計(jì)，管路設(shè)計(jì)，控 制方案，附錄共九個(gè)部分。設(shè)計(jì)書中對(duì)篩板精

19、飽塔和再沸器的設(shè) 計(jì)做了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)輔助設(shè)備和管路的設(shè) 計(jì)做了簡(jiǎn)要說(shuō)明。由于設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)有限，設(shè)計(jì)時(shí)間有限， 因此有設(shè)計(jì)不妥之處在所難免，歡迎老師予 以指正。感謝老師的指導(dǎo)。第一章概述1.1精餡塔工藝設(shè)計(jì)精僻是分離液體混合物（含可液化的氣體混合物）最常用的一種單元操作， 在化工，煉油，石油化工等工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。精餡過(guò)程在能量劑驅(qū)動(dòng)下（有 時(shí)加質(zhì)量劑），使氣液兩相多次直接接觸和分離，利用也想混合物中各組揮發(fā)度 的不同，使易揮發(fā)組分由液相向汽相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由汽相向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn) 原料混合液中各組分的分離。該過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行傳熱傳質(zhì)過(guò)程。常規(guī)或簡(jiǎn)單精佛塔設(shè)仃個(gè)進(jìn)料口，進(jìn)料位置將塔分為精鐳段和

20、提憾段兩段, 而在塔頂和塔底分別引出一股產(chǎn)品。精館I塔內(nèi)，氣、液兩相的溫度和壓力自上而 下逐漸增加，塔頂最低，塔底最高.本設(shè)計(jì)為篩板塔，篩板的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、塔板阻力小且效率 髙。但易漏液，易堵塞。然而經(jīng)長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)其尚能滿足生產(chǎn)耍求，目前應(yīng)用較 為廣泛。本設(shè)計(jì)回流比為最小回流比的1.7倍，回流比增大雖然可以提高產(chǎn)品的質(zhì)最， 可以在塔頂產(chǎn)品純度一定的情況下，減少塔板數(shù)，減少了設(shè)備費(fèi)用，但是增加了 能耗，綜合各類因素，本設(shè)計(jì)回流比設(shè)計(jì)為最小回流比的1.7倍。12再沸器再沸器是精謂裝置的重耍附屬設(shè)備，用以將塔底液體部分汽化后送塔, 使塔內(nèi)氣液兩相間的接觸傳質(zhì)得以進(jìn)行。本設(shè)計(jì)采用立式熱虹

21、吸式再沸器，它是一垂直放置的管殼式換熱器。液體在 自下而上通過(guò)換熱器管程時(shí)部分汽化，由在殼程內(nèi)的載熱體供熱。立式熱虹吸特點(diǎn)：循環(huán)推動(dòng)力：釜液和換熱器傳熱管氣液混合物的密度差。結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、傳熱系數(shù)高。殼程不能機(jī)械清洗，不適宜高粘度、或臟的傳熱介質(zhì)。塔釜提供氣液分離空間和緩沖區(qū)。13冷凝器（設(shè)計(jì)從略）用以將塔頂蒸氣冷凝成液體，部分冷凝液作塔頂產(chǎn)品，其余作回流液返回塔 頂，使塔內(nèi)氣液兩相間的接觸傳質(zhì)得以進(jìn)行，最常用的冷凝器是管売式換熱器。第二章方案流程簡(jiǎn)介2丄精館裝置流程精傭就是通過(guò)多級(jí)蒸係，使混合氣液兩相經(jīng)多次混合接觸和分離，并進(jìn)行質(zhì) 量和熱量的傳遞，使混合物中的組分達(dá)到高程度的分離，進(jìn)

22、而得到高純度的產(chǎn)品。流程如下：原料（乙稀和乙烷的混合液體）經(jīng)進(jìn)料管由精館塔中的某一位置（進(jìn)料板處） 流入塔內(nèi)，開(kāi)始精鐳操作；當(dāng)釜中的料液建立起適當(dāng)液位時(shí)，再沸器進(jìn)行加熱, 使之部分汽化返回塔內(nèi)。氣相沿塔上升直至塔頂，由塔頂冷凝器將其進(jìn)行全部或 部分冷凝。將塔頂蒸氣凝液部分作為塔頂產(chǎn)品取出，稱為鎘出物。另一部分凝液 作為回流返回塔頂.回流液從塔頂沿塔流下，在下降過(guò)程中與來(lái)白塔底的上升蒸 氣多次逆向接觸和分離。當(dāng)流至塔底時(shí)，被再沸器加熱部分汽化，其氣相返回塔 內(nèi)作為氣相回流，而其液相則作為塔底產(chǎn)品采出。22工藝流程1）物料的儲(chǔ)存和運(yùn)輸精鐳過(guò)程必須在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置一定數(shù)量不同容積的原料儲(chǔ)罐、泵和各種

23、換 熱器，以暫時(shí)儲(chǔ)存，運(yùn)輸和預(yù)熱（或冷卻）所用原料，從而保證裝置能連續(xù)穩(wěn)定 的運(yùn)行。2）必要的檢測(cè)手段為了方便解決操作中的問(wèn)題，需在流程中的適當(dāng)位置設(shè)置必要的儀表，以及 時(shí)獲取壓力、溫度等各項(xiàng)參數(shù)。另外，常在特定地方設(shè)置人孔和手孔，以便定期的檢測(cè)維修。3）調(diào)節(jié)裝置由于實(shí)際生產(chǎn)中各狀態(tài)參數(shù)都不是定值，應(yīng)在適當(dāng)?shù)奈恢梅胖靡欢〝?shù)量的閥 門進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證達(dá)到生產(chǎn)耍求，可設(shè)雙調(diào)節(jié)，即自動(dòng)和手動(dòng)兩種調(diào)節(jié)方式并 存，且隨時(shí)進(jìn)行切換。設(shè)備選用精係塔選用篩板塔，配以立式熱虹吸式再沸器。23處理能力及產(chǎn)品質(zhì)量乙烯乙烷物系Rmin = 1.7R處理量：140kmol/h產(chǎn)品質(zhì)量：（以乙稀摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)）進(jìn)料：Xf=

24、65%塔頂產(chǎn)品：Xd=99%塔底產(chǎn)品：xwl%乙烷乙烯精飾裝置 乙烷乙烯精飾裝證 第三章精館塔工藝設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)條件工藝條件： 飽和液體進(jìn)料進(jìn)料乙烯含量：%F = 65% （摩爾百分?jǐn)?shù)） 塔頂乙烯含量：期=99% 釜液乙烯含量：Xpv 6mm合格=0.0302m= 35.623 = 0.01 m3/sPl402.8345塔板的校核1）液沫夾帶量ev由Flv=0.2535,泛點(diǎn)率為0.724,査得屮= 0.065屮qvLs PlQws Pv0.0650.01 X 402.81 - 0.065 X 0.1305 X 36=0.0597 kg液體/kg氣體 0.312m 合格4）液體在降液管中停留時(shí)

25、間TQvls0.15938X0.40?01=6.3752s 5s合格5）嚴(yán)重漏液校核嚴(yán)重漏液時(shí)干板阻力尼/io = 0.0056 + 0.13(/iw + how) ha=0.0056 + 0.13(0.05 + 0.0302) 一 0.000517 = 0.01551 m 漏液點(diǎn)氣速詞2 X 9.8 X0.0155? = 1.475 m/s穩(wěn)定系數(shù)2.5521.475=1.73 1.5符合6）塔板的負(fù)荷性能圖過(guò)量液沫夾帶線（氣相負(fù)荷上限線）乙烷乙烯精飾裝證 乙烷乙烯精飾裝證 7.1 X 10一3規(guī)定:當(dāng)勺=0.1煬液體/kg氣體qVVh = 8.81 X lOaVs.z HT 一 2.5/i

26、=8.81 X 103 X 1.419X 2.474”3.2 0.4 一 2.5 X 0.05 一 7.1 X 10=4562.77 115.58(g“j2/3 m3/h液相下劃線 規(guī)定：2/3=0.006m 液柱how = 2.84 X 103E整理出:qVLh = 3.07lw = 3.07 X 1.029 = 3.59497嚴(yán)重漏液線(氣相下限線)uo = C=qvVh/3600 其中Co =08整理得:qwh = a(b + cqv)1/2402.836218139式中a = 1.594 X 104A0C0 = 1.594 X 104 X 0.05114 X 0.8 JPvb = 0.

27、0056 + 0.13hw - ha = 0.0056 + 0.13 X 0.05 一 0.000571 = 0.01153c = 3.69 X IO = 3 69 x 107/1.029% = 0.00036代入得：qwh = 2181.39(0.01153 4- 0.00036q您)液相上限線HTAdqVLh = 720HTAd = 720 X 0.4 X 0.161 = 46.37 rr/h降液管液泛線令：= = HT + hw將：Hd = hw + how + hd + hf, how, qvLh. hf, qwh qvLh 的關(guān)系代入前式整 理得：a，Qvvh = W - cpfs

28、- b確其中: TOC o 1-5 h z 3.934 X 109/3.934 X IO-9 X 36/402.8“一?(0.05114 X0.8)2/ (A0C0)2 = -=21 % 10bf = DHt + (一 B - l)hw = 0.6 X 0.4 + (0.6 一 0.75 - 1) X 0.05 = 0.2275 1.18 X 1081.18 X 108亠c = - = cl、。 = 4.4577 X 10(lwhb)2(1.029 X 0.05)22.84 X 10一3(1 + R) 2.84 X 103(1 + 0.75)1.029%V= 4.876 X 10一3代入得:2

29、.1 X 10-7qvh = 0.2275 - 4.4577 X 10_6qLh 一 4.876 X 103q 整理得：0.2275 一 4.4577 X 10-6於“ 一4.876 X 1032.1 X 10一7汽相流量:36仙=業(yè)史=攀羋 =469.682 rr/h Pv液相流量qriL X M 511.37 X 28.052qvu = =ttttt：=35.611 m3/h/VLh pL402.8篩板的負(fù)荷性能圖如下所示Y-過(guò)量液沫夾帶線-嚴(yán)重漏液線 *液相下劃線+降液管液泛線T1液相上限線Y-實(shí)際操作線由圖可查9wh min=257.785 m3/hqw = 802.165 m3/hh

30、 max故操作彈性為:qvvh. min802.165=257.785=3.112第四章再沸器的設(shè)計(jì)4.1再沸器的設(shè)計(jì)條件塔頂床力:壓力降塔底壓力:4.11選用立式熱虹吸式再沸器P=2601.3KPa （絕對(duì)壓力）AP = 422.7Pa X 62 = 26.21KPa2627KPa （絕對(duì)壓力）4.12再沸器殼程與管程的設(shè)計(jì)殼程管程溫度（C）405.5壓力（kPa絕壓）101.32627蒸發(fā)氐Db = qvms = 4.70 kg/s4.1.3物性數(shù)據(jù)1）殼程凝液在溫度（30 下的物性數(shù)據(jù):熱導(dǎo)度度 潛熱粘密:rc = 2334kJ/kg率：Ac = 0.660 w/mK:pc = 0.40

31、78mPa - s:pc = 0.982 g/cm3 = 982.61 kg/m32）管程流體在（5.5C,2627kPa）下的物性數(shù)據(jù):潛熱,rb = 283.72 kj/kg液相熱導(dǎo)率：入b = 86.42 mw/mK 液相粘度：ub = 0.0531mPa-s乙烷乙烯精飾裝置 乙烷乙烯精飾裝置 液相密度：pb = 386kg/m3液相定比壓熱容：CPb = 3.325 kJ/kg-K表面張力：ab = 0.0027 N/m氣相粘度：|iv = 0.0088mPa - s氣相密度：pv = 36kg/m3蒸氣壓曲線斜率(At/AP) = 0.000158 m2K/kg4.2換熱器尺寸的估算

32、再沸器的熱流量:q；v = 602.8 kmol/h qVh = 18084 kg/hOr = qVhrb = 16920 X 283.72 = 5.1 X 106 kj/h = 1425.22 kj/s傳熱溫差：Atm = T g = 34.5K設(shè)傳熱系數(shù)為K = 650lV/m2/C1425.22 kj/s則傳熱而積為A 亠_ ro 吒巾2P KMm 650 W/mK X 34.5K 一 旳擬用傳熱管規(guī)格為：025 X 2mm,管長(zhǎng)L = 3000mmd = 25mm計(jì)算傳熱管束:63.5m2Ap Nr = 江心厶 n25mm X 3000mm設(shè)傳熱管按正三角形排列：b = 1.177 =

33、 1.1V270 =27018.1管心距:t = 0.032m19iooo = o-419mDs = t(b - 1) + (23)d。= 0.025(15.52 - 1) + 3 X 取 Ds = 0.5ml_ = 3000/1000 = 6 合理取管程進(jìn)口直徑6 = 0.2th出口直徑D。= 0.45m4.3傳熱系數(shù)的校核4.3.1顯熱段傳熱系數(shù)Kl1）設(shè)傳熱管出口的汽化率Xe = 0.21釜液蒸發(fā)質(zhì)量流量：Db = 602.8 kmol/h X 30.00 kg/kmol = 5.023 kg/s 釜液循環(huán)質(zhì)量流最：Db 5.023% =疋=吋=23.92劭2）計(jì)算顯熱管內(nèi)傳熱膜系數(shù)q傳

34、熱管內(nèi)質(zhì)量流速So其中:= 19 2 X 2 = 15mm7T 9 nSo = dt nt = 4 xWt 23.92oG = = = 255.92 kg/(rn2s2X 361 = 0.0934m2So 0.0934d需諾數(shù):Re = = 0.025 X 255.92 = ioi2iQ 48 Ab0.0531 X 10一3普朗特?cái)?shù):6曲 3.325 x 0.05318642 x 10-3 一厶*Pr 2Ab 顯熱段傳熱管內(nèi)表而系數(shù)：5 = 0.023 -/?e-8Pr0-4 = 0.023 X 7 X 1O121O.4808 X 2.O4041dj0.015=1271.78 IV/m2/ 0

35、.3 所以，傳熱面積裕度合適，滿足要求44循環(huán)流量的校核(1)計(jì)算循環(huán)推動(dòng)力1)當(dāng)x= =竽=0.070.9 os oi=3.75兩相的液相分率：(1-X)X(1-0.0 刀007-0.90.50.0531 X 10-3010.0088 X 107 丿3.75Ptp = pp(l - &) +pbRL = 30(1 0.39) + 386 x 0.39 = 171kg/m32)當(dāng)x = xe = 0.21=1.2X；t =(1 - X)X0.0088 X 10一3(1-0.21)021 0 5 /0.0531 X 10301R. = 0 39L (略+ 21蜀十+1)05(3.752 + 21

36、 X 3.75 + 1)05兩相流平均密度：1.2r，= 0 23L g + 21Xtt + l)0-5(1.22 + 21 X 1.2 + l)0-5兩相流平均密度Ptp = Pv(l Rl) + pi)Rl = 30(1 0.23) + 386 X 0.23 = 116 kg/zn取 1 = 0.8m循環(huán)推動(dòng)力：ApD = LCDpb 一 p) 一 lptpg = 2.96 X (386 一 171) 一 0.8 X 112 X 9.8=5322.5Pa（2）循環(huán)阻力1）管程進(jìn)口管阻力Api進(jìn)口管內(nèi)質(zhì)最流速：Wt 23.920G = 76142 kg/（m2 s）4釜液在進(jìn)口管內(nèi)流動(dòng)雷諾數(shù)

37、：DtG 0.2 X 761.42 Rej = = = 2867864 山 0.0531 X 103 進(jìn)口管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦系數(shù)：X0.220.7543 右=0.01227 + ro 38 = 0.0150進(jìn)口管長(zhǎng)度與局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度：（0/0.0254）2=23.6m10.3426(DI/0.0254 - 0.1914)管程進(jìn)出口阻力：Lt G223.6761.422APi =入 Fl = 0.0152 X X -_ = 1061 Pa115 2pb0.22 X 3862）傳熱管顯熱段阻力AP2釜液在傳熱管內(nèi)的質(zhì)量流速WtG= 0.785r = 256kg/（m2，S） 釜液在傳熱管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的

38、雷諾數(shù)DiG 0.25 X 256 Re = = _r = 101210 山 0.0531 X IO3進(jìn)口管內(nèi)流體流動(dòng)的摩擦因數(shù)為0.0531 X 10一30.7543入=0.01227 +=0.0217R0.38 e傳熱管顯熱段阻力為L(zhǎng) Q2= 0 0217 X 0X 27 =28Pa0.04337.1223）傳熱管蒸發(fā)阻力AP3G = 256 kg/（m2 s）氣相在傳熱管內(nèi)的質(zhì)量流速乙烷乙烯精飾裝遺 乙烷乙烯精飾裝遺 #Gv = xG =G= 2XX 256 = 106.6 kg/(7H2 s)人=0.01227 + 縈3 = 0.019r038厶cd2.96一仏-罟孟=0 019 X

39、嚴(yán)X 品二 419.65Pa 液相在傳熱管內(nèi)的質(zhì)量流速GlGl = G - Gv = 256 - 106.6 = 149.32 kg/(m2 s) 液相在傳熱管內(nèi)的流動(dòng)雷諾數(shù)只比dtGL 0.032 X 149.32ReT =丄上= 8705947.220.0531 X 10-30.7543 入l = 0.01227 十=0.02230.0088 X 103RS =色色=0.02x 106.6 = ?54382傳熱管內(nèi)的液相流動(dòng)阻力為2.96149.322XL g?皿沁詩(shī)盤=0.01986 X閘X施議=90.76PQ傳熱管內(nèi)兩郴流動(dòng)阻力為AP3 = (AP4 + A 曲4)4 =(419.65

40、/ +90.76)4 = 3358.46Pa4)管程內(nèi)因動(dòng)量變化引起的阻力傳熱管內(nèi)的質(zhì)量流速G = 256 kg/(m2 s)蒸發(fā)管內(nèi)因棟梁變化引起的阻力系數(shù)匕為(1 -xe) Pb / x2 (1 - 0.21)386/ 0.212 = n - + x- 1 =+ 占X -_- - 1 = 1.05Rl Pv y 1 Rl 丿0.3936y 1 0.25 J蒸發(fā)段管程內(nèi)因棟梁變化引起的阻力G2?2562 x 1.053礦-386- 17881Pa5)管程出口阻力管程出口管中氣液兩相總質(zhì)最流速29.23辛 X 0.45215O.S5kg/(m2s)管程出口管中汽相質(zhì)最流速Gv = xeG =

41、0.21 X 150.55 = 31.61 kg/(m2 s)乙烷乙烯精飾裝證 乙烷乙烯精飾裝證 管程出口管的長(zhǎng)度與局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度之和r(D/00254)2(0.4/0.0254)r =0.3426 X (Do/0.0254 - 0.1914)0.3426 X (0.4/0.0254 一 0.1914)=52.3m管程出口管中汽相流動(dòng)雷諾數(shù)Rev負(fù) 0.021 X 31.61 嚴(yán)Rev = = 16159480.0088 X W3Rv管程出口管汽相流動(dòng)的摩擦系數(shù)0.7543Ay = 0.01227 H 38 = 0.0156ReV液相流動(dòng)阻力L52.3 (31.61)2PVS = Av=

42、0.0156 X - X _ = 26PaVb v Dt 2pv0.452 X 36管程出口管中液相質(zhì)量流量GL = G - Gv = 256 - 31.62 = 118.37 kg/(m2 s)Ret = 0.021 X 118.37 = ni93870.0531 X 10一3計(jì)算管程出口管中液相流動(dòng)雷諾數(shù)ReLAb 管程出口中液相流動(dòng)的摩擦系數(shù)0.7543入 l = 0.01227 + 38 = 0.0161管程出口管中的液流動(dòng)阻力L G?52.3118.372APls =入l瓦厲=00161 XQ45X 27386 = 3416PaAPS = (ARj/4 + AP4)4 =(91.72

43、1 + 108.531/4)4 = 469?5Pa循環(huán)阻力Apf = AP + AP2 + AP3 + AP4 + APS = 5070Pa 循環(huán)推動(dòng)力和循環(huán)阻力的比值5322 - 50705070=0.0497Pd - APfAPd在0.01到0.05之間,符合第5章輔助設(shè)備設(shè)計(jì)5.1輔助容器的設(shè)計(jì) 5.1.1進(jìn)料罐(常溫高斥貯料)1) 25吒的物性液相密度乙烯：Pli = 420kg/m3 M = 28.05液相密度乙烷：pL2 = 470kg/m3 M = 30.07壓力?。?5 0 0 + 101.3 + 18x422,7 = 2 6 0 8.91KPa1000液體粘度：|i = 0.

44、0531mPa s 進(jìn)料：Xf = 0.65, 因此：Wf = 0.6341 半均密度 Pl = O3joo-O3.x = 437.01kg/m3420470進(jìn)料口的平均相對(duì)分子質(zhì)量M = 28.05 X 0.65 + 30.07 X 0.35 = 28.757進(jìn)料的質(zhì)量流量 Fmh = MX210 kmol/h = 28.757 X 140 = 4025.98 kg/h 填充系數(shù)k=0.7停留時(shí)間為t = 96h進(jìn)料罐的容最V = 穿 =4025 98x96 = 1263.4 m3pLk 437.01X0.7圓整后取V= 1265n?5.12回流罐(-16.5C)質(zhì)量流量Lmh = M X

45、qvL = 28.05 X 511.37 = 14343.93kg/h設(shè)凝液在回流罐中停留時(shí)間為0.25h,填充系數(shù)0 = 0.714343.93 X 0.25420 X 0.7-回流罐的容枳=12.20m3取 V = 13m35.1.3塔頂產(chǎn)品罐質(zhì)fit流fitDmh = M X qnD = 28.05 X 91.43 = 2564.62 kg/h產(chǎn)品在產(chǎn)品罐中停留時(shí)間為t = 96h填充系數(shù)0 = 0.7 產(chǎn)品罐容積則產(chǎn)品罐的容積:DnihtPli3847.06 X 96420 X 0.7=1256.18m3(V= 1257m35.14釜液罐取停留時(shí)間為5天，即t=120h質(zhì)量流量：Wmh

46、 = M X qnW = 30 X 48.57 = 1457.1 kg/h釜液罐的容積：5.2傳熱設(shè)備52丄冷卻器和塔頂冷凝器的集成采用臥式冷凝器:入口出口塔頂產(chǎn)品256.65K256.65K液氮223.4K243.4K傳熱溫差：At = 243.4- 223.4 = 20Km管內(nèi)液體流率:F = 140kmol/h熱流量:O= 1333.484 kj/s取傳熱系數(shù)：K= 300則傳熱面積為:1333.484 X 103300 X 20=222.25m2取整后：A = 223m522釜液冷卻器入口出口塔頂產(chǎn)品263.2K273.2K釜液279.2K280.2K塔頂產(chǎn)品與進(jìn)料熱交換后，繼續(xù)與冷卻

47、釜液傳熱溫差:%附的2)=10.89K液態(tài)乙烷的比熱容為2.886 kj/kgK熱流量3600=48.57 X 30.07 X2886型.01 = 331346查的入=0.025 管長(zhǎng)1 = 100m管路中4個(gè)90度彎管 = 0.75x4, 1個(gè)截止閥1/2, = 9.5, 1個(gè)文史館流星工h嚳+羽冷驚皿當(dāng) AZ = 39- 1.5 - 3 X 0.8 -29 X 0.4 = 23.5mHe = AZ + +hf= 27.0mPg 2g 厶=d2u =字 X 0.080752 X 0.5 X 3600 = 11.45 m3/h44選取泵50Y-60揚(yáng)程60m流量 12.5m3/h6.1.2回流

48、泵（兩臺(tái),一開(kāi)一備用）液體流速為：u = 0.5m/sqLvs =辿蘭=0.00912 m3/s Pli #查閱輸送流體無(wú)縫鋼管尺寸規(guī)格表，圓整后選取0 =168X7 核算的實(shí)際流速u = 0.490 = 0.2m m取相對(duì)粗糙度g/d = 0.00130.154X0.490 X437.010.0531 X 10一3=621032因此A = 0.023管路長(zhǎng)度1= 100m管路中90度彎管4個(gè) = 0.75x4, 1個(gè)截止閥1/2, = 9.5, 1個(gè)文氏管流量計(jì)= 12d當(dāng) AZ = 23.5mHe = AZ +Apf u2 v1hf = 26mti 厲 3.14oUh = -d2u = X

49、 0.15242 X 0.5 X 3600 = 32.82 m3/h44選用泵型號(hào)：選取泵80Y-60揚(yáng)程50m流量60m3/h613釜液泵（兩臺(tái)，一開(kāi)一備用）流體流速：u = 0.5m/s液體密度：pL = 470kg/m3qVLs = 0.0085 m3/sPl=0.047m査閱輸送流體無(wú)縫鋼管尺寸規(guī)格表,圓整后選取0 = 60 X 4 = 0.2m m取相對(duì)粗糙度/d = 0.0043dup 0.162 X 0.5 X 470Re = = _= 716950|i 0.0531 X 103A = 0.05管路長(zhǎng)度：1 = 40m査得：入=0.028取90度彎管4個(gè) = 0.75 X 4,截

50、止閥一個(gè)1/2, = 9.5,文氏管流量計(jì)1個(gè)扌=12乙烷乙烯精飾裝證 乙烷乙烯精飾裝證 當(dāng) AZ = 5mZhf=He = AZ + + -+y hf= 8.48mPg 2g 厶字 x 0.0472 x 0.5 x 3600 = 3.13 m3/h停止工作時(shí)使用選取泵的型號(hào)：65Y-60*2C揚(yáng)程99m流量 3.13m3/h6.2管路設(shè)計(jì)進(jìn)料管取管子規(guī)格0 = 89x 4其它各處管線類似求得如下:名稱管內(nèi)液體流速（m/s）管線規(guī)格（mm）進(jìn)料管0.50 = 89 X 4塔頂蒸氣管150 = 38 X 3塔頂產(chǎn)品管0.50 = 194 X 12回流管0.50 = 168 X 7釜液輸送管0.5

51、0 = 60 X 4儀表接管/0 = 28 X 2.5塔底蒸氣回流管15如8X3第7章控制方案將本設(shè)計(jì)的控制方案列于下表序號(hào)位置用途控制參數(shù)介質(zhì)物性pL（kg/m3）1FIC-01進(jìn)料流量控制04500k呂/h乙烷、乙烯pL=413.7862FIC-02回流定量控制02000k呂/h乙烯Pl=40283PIC-01塔壓控制0 3MPa乙烷pv=364HIC-02回流罐液面控制0lm乙烯Pl=40285HIC-01釜液面控制03m乙烷Pl=4706TIC-01釜溫控制5 10C乙烷Pl=470系統(tǒng)所需的主要設(shè)備及主要參數(shù)序號(hào)位號(hào)設(shè)備名稱形式主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 或性能操作條件1T-101乙烯-乙烷精館

52、塔篩板塔山1400山皿 Np=62 去39m操作溫度操作壓力P=2601.3KPa2E-101原料預(yù)熱器操作壓力P = 2609.29KPa3E-102塔T-101頂冷凝器操作壓力P=2601.3KPa4E-103塔T-101再沸器D=0.5m, Nt=83,L=3m操作壓力P=2631KPa5E-104塔頂產(chǎn)品冷卻器6E-105塔底產(chǎn)品冷卻器7P-101進(jìn)料泵2臺(tái)離心泵乙烯、乙烷混合液8P-102釜液泵2臺(tái)離心泵乙烷液9P-103回流泵2臺(tái)離心泵乙烯液10P-104塔頂產(chǎn)品泵2臺(tái)離心泵乙烯液11P-105塔底產(chǎn)品泵2臺(tái)離心泵乙烷液12V-101原料罐臥式13V-102回流罐臥式14V-103

53、塔頂產(chǎn)品罐立式常壓15V-104塔底產(chǎn)品罐立式常壓附錄一主要符號(hào)說(shuō)明符號(hào)意義與單位符號(hào)意義與單位A塔板上方氣體通道截面積，加Flv兩相流動(dòng)參數(shù)扣降液管截面積，加G質(zhì)量流量，kg/hAo浮閥塔板閥孔總截面積，加Hd降液管內(nèi)清液層高度，mAt塔截面枳，m2町降液管內(nèi)泡沫層高度，mb液體橫過(guò)塔板流動(dòng)時(shí)的平均寬度，加Ht塔板間距，mb塔板上邊緣區(qū)寬度，mhb降液管底隙,mbd降液管寬度，mUf液泛氣速，m/sbs塔板上入口安定區(qū)寬度，mhd液體流過(guò)降液管底隙的阻力（以清液 層高度表水），mbs塔板上出口安定區(qū)寬度，mhf塔板阻力（以清液層高度表示），mC計(jì)算液泛速度的負(fù)荷因子hi塔板上的液層阻力（以淸

54、液層高度表 示人mC20液體表面張力為20mN/m時(shí)的負(fù)荷 因子hi塔板上清液層高度，mCo孔流系數(shù)ho干板阻力（以清液層咼度表水），mD塔徑，mlw堰長(zhǎng)，mdo閥孔直徑，mM摩爾質(zhì)量，kg/kmoldp液滴直徑，mPf塔板阻力降，N/ME液流收縮系數(shù)Q熱流量，WEt塔板效率Nt理論塔板數(shù)ev單位質(zhì)量氣體夾帶的液沫質(zhì)量Np實(shí)際塔板數(shù)Po氣體的閥孔動(dòng)能因子， kg05 /（sm05）n浮閥個(gè)數(shù)Fi實(shí)際泛點(diǎn)率q進(jìn)料熱狀態(tài)符號(hào)意義與單位符號(hào)意義與單位R回流比a相對(duì)揮發(fā)度r摩爾汽化潛熱，kj/kmolA液面落差，mT溫度，K（C）液體粘度，Past閥孔中心距，mP密度，kg/m3u設(shè)計(jì)或操作氣速，m/

55、s0液體的表面張力，mN/mUo閥孔氣速，m/sT時(shí)間，SU，0嚴(yán)重漏液時(shí)閥孔氣速，m/s0降液管中泡沫層的相對(duì)密度QnV（相摩爾流量，kinol/hp塔板的開(kāi)孔率Vh氣相體積流量，m/h嚴(yán)重漏液時(shí)的干板阻力以清液層高度 表示），mVs氣相體積流量，E/Sha克服液體表面張力的阻力以清液層高 度表示），mqnW釜液摩爾流量，kinol/hhow堰上方液頭高度，mqnF進(jìn)料靡爾流量，knwl/h力”堰高，mqnD館出液摩爾流量，kmol/hK傳熱系數(shù)，W/iKmX液相組成，摩爾分?jǐn)?shù)k塔板的穩(wěn)定性系數(shù)y氣相組成，摩爾分?jǐn)?shù)QnL液相摩爾流量，kmol/hZo塔的有效高度，mLh液相體積流量，2/hX

56、f進(jìn)料組成，摩爾分?jǐn)?shù)Ls液相體積流量，冷/s下標(biāo)AB組分名稱max最大c冷凝器，冷卻水n塔板序號(hào)D1S出液q精、提飾段交點(diǎn)E平衡R再沸器，加熱蒸汽F進(jìn)料s秒L液相V氣相min最小w釜液上標(biāo)/提館段附錄二主要參考文獻(xiàn)化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)（第二版），匡國(guó)柱、史啟才主編，化學(xué)工業(yè)出版社, 2010 年?；瘜W(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)（有機(jī)卷），劉光啟、馬連湘、劉杰主編，化學(xué)工業(yè)出版社, 2002 年?；瘜W(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)（無(wú)機(jī)卷），劉光啟、馬連湘、劉杰主編，化學(xué)工業(yè)出版社, 2002 年?；の镄运銏D手冊(cè)，劉光啟、馬連湘、劉杰主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2002年?；瘉A原埋，大連埋丄大學(xué)編，局等教育出版社，2

57、009年。乙烷乙烯精飾裝證 乙烷乙烯精飾裝證 乙烷乙烯精飾裝置 附件三：泡點(diǎn)及塔板計(jì)算程序塔頂溫度計(jì)算:#include stdafx.hint _tmain(int argc, _TCHAR* argv)using namespace std;double t;cout input T=;cin t;double pKpbpalpbl;pa = 15.5368 (1347.01 / (t 18.15);pal = exp(pa);pb = 15.6637 - (1511.42 / (t -17.16);pbl = exp(pb);double x；x = (2500 + 101.3 (pbl

58、 / 7.6) / (pal / 7.6)(pbl / 7.6); cout nx=,fx；return 0;塔底】L度計(jì)算:# include #include using namespace std;int main()double t;cout input T=；cin t;double pa,pb,pal,pbl;pa = 15.5368 (1347.01 /(t 18.15); pal = exp(pa);pb = 15.6637 - (1511.42 / (t -17.16);pbl = exp(pb);double x;double allzuli;cout input 全塔阻力

59、：；cin allzuli;x = (2500 + 101.3 + allzuli - (pbl / 7.6) / (pal / 7.6) - (pbl /7.6);cout Hx=,f x endl;return 0；塔板數(shù)計(jì)算:#include# includeusing namespace std;int main()using namespace std;double alpha;cout input alpha=H;cin alpha;double y；cout input yl=;cin y;double x；int xn = 1;dox = y / (alpha - (alpha

60、 -1) * y);y = 0.8483* x + 0.1502; cout H (精館I段)第 xn “塊塔板的氣相組成y為: y ” 液相組成 x 為：VV x endl；xn+;while (x 0.65);dox = y / (alpha - (alpha - 1) * y);y= 1.081 *x-0.000806;cout ”(提僻段)第 xn “塊塔板的氣相組成y為: ”VVyVV” 液相組成 x 為：“vvxvvendl；xn+;while (x 0.01);cout 11計(jì)算完成共計(jì)：M xn -1 M塊塔板M endl; return 0;附錄四：計(jì)算結(jié)果表（1）操作條件及