苯-氯苯板式精餾塔冷凝器工藝設(shè)計(jì)(新版)

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):環(huán)境工程學(xué)號(hào)：041509219姓名：張鵬目錄一、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—————————————————————11三、標(biāo)準(zhǔn)系列化管式殼換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟——————————————13四、非標(biāo)準(zhǔn)系列化管式殼換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟—————————————13五、苯立式管殼式冷凝器的設(shè)計(jì)（標(biāo)準(zhǔn)系列）——————————————14六、苯立式管殼式冷凝器的設(shè)計(jì)—工藝計(jì)算書（標(biāo)準(zhǔn)系列）————————16（一）確定流體流動(dòng)空間———————————————————————16（二）計(jì)算流體的定性溫度，確定流體的物性數(shù)據(jù)————————————16（三）計(jì)算熱負(fù)荷——————————————————————————16（四）計(jì)算有效平均溫度差——————————————————————16（五）選取經(jīng)驗(yàn)傳熱系數(shù)K值—————————————————————16（六）估算換熱面積—————————————————————————17（七）初選換熱器規(guī)格————————————————————————17（八）核算總傳熱系數(shù)K0———————————————————————17（九）計(jì)算壓強(qiáng)降——————————————————————————18七、板式精餾塔工藝設(shè)計(jì)感想--------------------—————————----19

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99.5%的氯苯39500t/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，料液溫度為50℃t；3.塔釜加熱蒸汽壓力506kPa；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，（℃）115120125128130131.8苯198122502518269929001350氯苯4665436246797602932.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、全塔的物料衡算（一）料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品含苯的摩爾分率０0.00719（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x0.0400.0190————y0.1420.0710————本題中，塔內(nèi)壓力接近常壓（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。圖解得塊（不含釜）。其中，精餾段塊，提餾段塊，第5塊為加料板位置。（3）吉利蘭圖法N=10.6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0.07~1.4mPa·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：39500t/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（51.7℃）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D…………600mm公稱換熱面積S……113.5m2管程數(shù)Np…………..1管數(shù)n………………..230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