年產(chǎn)5.5萬(wàn)噸丁二烯畢業(yè)設(shè)計(jì)

目前國(guó)內(nèi)工廠生產(chǎn)丁二烯的方法主要有三種。乙腈法、二甲基甲酰胺法和NMP法。吉林化學(xué)工業(yè)公司有機(jī)合成廠丁二烯車間是采用乙腈法生產(chǎn)丁二烯的，其生產(chǎn)能力為14萬(wàn)噸/年，產(chǎn)品質(zhì)量均已達(dá)國(guó)家一級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)。丁二烯是一種重要的石油化工基礎(chǔ)有機(jī)原料和合成橡膠單體，在石油化工烯烴原料中的地位僅次于乙烯和丙烯。主要用于合成順丁橡膠(BR)、丁苯橡膠(SBR)、丁腈橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯彈性體(SBS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)樹脂等多種橡膠產(chǎn)品，此外還可用于生產(chǎn)己二腈、己二胺、尼龍66、1，4-丁二醇等有機(jī)化工產(chǎn)品以及用作粘接劑、汽油添加劑等，用途十分廣泛。本設(shè)計(jì)以吉化公司有機(jī)合成廠丁二烯車間為基礎(chǔ)，以理論為依據(jù)。對(duì)本裝置精餾工段，其不合理的地方進(jìn)行改造，在經(jīng)濟(jì)合理，生產(chǎn)可靠的基礎(chǔ)上，力求技術(shù)進(jìn)步，從而確保有效地利用國(guó)家資金資源。本設(shè)計(jì)平均氣壓：745.66mmHg、最高氣溫：36.6℃、最低氣溫：-38.1℃、平均相對(duì)溫度：71%、最大凍土深度：17.4×10cm、最大雪深度：420mm、平均風(fēng)速：2.7m/s、松花江水溫：15.0℃、最高水溫：25.5℃。制取丁二烯，先后經(jīng)歷了酒精接觸分解、丁烯氧化脫氫和蒸汽裂解制乙烯聯(lián)產(chǎn)碳四抽提分離等三個(gè)發(fā)展時(shí)期。酒精法由于工藝落后，80年代初即已淘汰；丁烯氧化脫氫法也由于受原料制約，多數(shù)已改產(chǎn)。目前世界上制取丁二烯主要有兩種途徑，一種是從煉油廠C4餾分脫氫得到，該方法目前只在一些丁烷、丁烯資源豐富的少數(shù)幾個(gè)國(guó)家采用；另外一種是從乙烯裂解裝置副產(chǎn)的混合C4餾分中抽提得到，該方法價(jià)格低廉，經(jīng)濟(jì)上占優(yōu)勢(shì)，是目前世界上丁二烯的主要來(lái)源。表2-1原料規(guī)格序號(hào)組分精餾進(jìn)料組分%（mol）1丙炔0.622反-2-丁烯0.4731-丁烯0.034順-2-丁烯3.9551，3-丁二烯94.0761，2-丁二烯0.337丁炔0.018乙烯基乙炔0.019正戊烷0.51合計(jì)—100進(jìn)料溫度脫重塔：T=44℃脫輕塔：T=41℃表2-2脫重塔與脫輕塔塔壓脫重塔脫輕塔塔頂壓力（kPa）400590塔釜壓力(kPa)480630進(jìn)料壓力(kPa)480610分子量：54.1；液體比重：0.6247g/cm3；閃點(diǎn)：-60℃；沸點(diǎn)：-4.41℃；熔點(diǎn)：-108.915℃；自燃點(diǎn)：450℃；氣體密度：2.48；比熱：0.434kcal/kg；爆炸范圍（空氣中體積百分比）：2.0-11.5；折光率：1.4293；丁二烯在常溫下與空氣接觸時(shí)，能生成有劇烈爆炸危險(xiǎn)的過(guò)氧化物，按標(biāo)準(zhǔn)分類為第2.1級(jí)，屬有毒、易燃易爆液化氣體。表2-3產(chǎn)品主要控制指標(biāo)及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、分析方法序號(hào)控制項(xiàng)目單位指標(biāo)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)分析方法1外觀無(wú)色透明、無(wú)雜質(zhì)工廠標(biāo)準(zhǔn)JISK-153421,3-丁二烯%≥９９.０工廠標(biāo)準(zhǔn)C-11123總?cè)矡Nppm≤150工廠標(biāo)準(zhǔn)C-11174單項(xiàng)炔烴ppm≤120工廠標(biāo)準(zhǔn)C-1118T5TBCppm25-100工廠標(biāo)準(zhǔn)JISTT-15346乙腈ppm≤10工廠標(biāo)準(zhǔn)C-1124表2-4副產(chǎn)品主要質(zhì)量指標(biāo)及執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)、分析方法序號(hào)名稱規(guī)格每噸產(chǎn)品產(chǎn)量t/t執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)分析方法1抽余碳四丁二烯≤0.5%1.0585工廠標(biāo)準(zhǔn)色譜2液體燃料丁二烯≤18%0.0514工廠標(biāo)準(zhǔn)色譜萃取精餾：碳4原料由碳4原料泵抽出，然后進(jìn)入丁二烯萃取精餾塔T-0101A。萃取劑乙腈加入T-0101A，丁烷、丁烯餾分自T-0101A塔頂餾出。T-0101A塔釜液由塔釜泵抽出，送至丁二烯萃取精餾塔T-0101B塔。T-0101B塔頂氣相物料返回T-0101A塔釜。溶劑解吸塔T-0102a設(shè)有以蒸汽為熱源的重沸器給塔供熱，以保證釜溫，T-0102a塔側(cè)線抽出的物料，送至炔烴側(cè)線塔T-0103塔底。T-0102a塔底為解吸干凈的乙腈，由溶劑解吸塔釜液泵抽出，再作為萃取溶劑進(jìn)入T-0101A/B和T-0102A/B塔中。炔烴萃取精餾塔T-0103塔底接受來(lái)自溶劑解吸塔T-0102A頂?shù)臍庀辔锪希渌撼槌觯鳛槿軇┙馕-0102a回流液進(jìn)入該塔塔頂，在T-0103塔加入溶劑乙腈，塔頂氣相丁二烯餾分，C4的炔烴換熱后一部分回流到T-0103，另一部分焚燒掉。精餾過(guò)程：由T-0102B塔頂來(lái)的氣相粗丁二烯進(jìn)入脫重組分塔T-0201a的塔釜，經(jīng)脫重組分塔回流泵抽出，一部分作為T-0201A回流進(jìn)入該塔，另一部分采出去丁二烯水洗塔T-0301。塔釜液經(jīng)脫重組分塔釜液泵抽出，一部分作為T-0103塔的回流進(jìn)入T-0102b塔頂，其余部分進(jìn)入T-0201b塔。脫重組分塔設(shè)有循環(huán)溶劑為熱源的中間再沸器E-0202，塔釜設(shè)有以熱水為熱源的再沸器，以保證釜溫，T-0201b塔頂氣相全部進(jìn)入T-0201a塔的塔釜，而塔釜重組分抽出，經(jīng)殘夜冷卻器用循環(huán)水冷卻后，送往二聚物水洗塔T-0303。從T-0301塔頂來(lái)的以除去夾帶乙腈的粗丁二烯直接進(jìn)入脫輕組分塔T-0202，粗丁二烯中的丙炔的C3輕組份在T-0202中被全部脫除。塔頂餾出物經(jīng)脫輕組分塔冷凝器用循環(huán)水冷凝后，進(jìn)入脫輕組分塔回流罐V-0202，再由脫輕組分塔回流泵抽出，作為回流返回T-0202塔，V-0202的氣相部分排入火炬系統(tǒng)。塔釜產(chǎn)品丁二烯由E0203冷凝后進(jìn)入V-0203再由P-0204a/b送到201罐。表2-5三廢處理一覽表序號(hào)排放物質(zhì)名稱允許排放范圍排放物質(zhì)的危害性排放量(噸)每小時(shí)每天處理方法備注1含乙腈污水ACN≤75ppm易使COD超標(biāo)4-872-192排化污管網(wǎng)連續(xù)排放2泵用冷卻水及設(shè)備清洗水水、油PH、COD448排化污管網(wǎng)連續(xù)排放3脫輕塔尾氣碳三、丁二烯易燃易爆12.2Nm3/h排放火炬不定期排放4溶劑回收塔尾氣碳四重組分易燃易爆不確定排放火炬不定期排放甲級(jí)防火，Q－2級(jí)防暴。表2-6車間定員一覽表人員名稱班數(shù)每班人數(shù)總數(shù)生產(chǎn)工人428巡回工人414班長(zhǎng)414值班長(zhǎng)414分析工428電工224鉗工236儀表工2612共計(jì)50表2-1原料規(guī)格序號(hào)組分精餾進(jìn)料組分%（mol）1丙炔0.622反-2-丁烯0.4731-丁烯0.034順-2-丁烯3.9551，3-丁二烯94.0761，2-丁二烯0.337丁炔0.018乙烯基乙炔0.019正戊烷0.51合計(jì)100表2-2產(chǎn)品主要質(zhì)量指標(biāo)及執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)、分析方法序號(hào)控制項(xiàng)目單位指標(biāo)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)分析方法1外觀無(wú)色透明、無(wú)雜質(zhì)工廠標(biāo)準(zhǔn)JISK-153421,3-丁二烯%≥99.0工廠標(biāo)準(zhǔn)C-11123總?cè)矡Nppm≤150工廠標(biāo)準(zhǔn)C-11174單項(xiàng)炔烴ppm≤120工廠標(biāo)準(zhǔn)C-1118T5TBCppm25-100工廠標(biāo)準(zhǔn)JISTT-15346乙腈ppm≤10工廠標(biāo)準(zhǔn)C-1124表2-3副產(chǎn)品主要質(zhì)量指標(biāo)及執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)、分析方法：序號(hào)名稱規(guī)格每噸產(chǎn)品產(chǎn)量t/t執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)分析方法1抽余碳四丁二烯≤0.5%1.0585工廠標(biāo)準(zhǔn)色譜2液體燃料丁二烯≤18%0.0514工廠標(biāo)準(zhǔn)色譜表2-4分析項(xiàng)目一覽表序號(hào)分析項(xiàng)目取樣地點(diǎn)控制指標(biāo)分析次數(shù)1T-201A塔頂P-203a/b出口C4≤120ppmC4≧99%順C4≦0.35%2次/班4次/班2T-201塔釜P-201a/b出口1,3-C4≧87%順C4≦15%2次/班3T-201B塔釜P-205a/b出口1,3-C4≦5%4次/班4T-201A塔釜NaNO2溶液P-202a/b出口ACN≦500ppmNaNO21~2%1次/日5T-201B塔釜NaNO2溶液P-204a/b出口ACN≦1000ppmNaNO21~2%1次/日6T-202塔頂FRC-224閥組C335~55%4次/班7T-202塔釜FRC-220-02閥組C3≦10ppm4次/班8V-207倒淋NaNO21~2%1次/罐9V-209罐內(nèi)TBC20~30%1次/罐10V-203a/b罐上成品標(biāo)準(zhǔn)1次/罐11V-201分層水LICA-213-02閥組ACN≦1%1次/周12V-204罐P-210a/b出口1，3-C4≧85%ST≦0.8%二聚物≦0.3%1次/班13V-205罐P-211a/b出口ST≦0.1%4次/班14V-203釜LIC-203閥組1，3-C4≦47%4次/班表2-5測(cè)量及控制儀表一覽表項(xiàng)目位號(hào)工藝參數(shù)儀表編號(hào)正常值調(diào)節(jié)閥形式調(diào)節(jié)閥作用備注T-201A塔頂壓力塔頂溫度塔釜溫度R-201入口溫度塔釜液面塔釜界面R-201液面R-201界面回流液再生溶劑量塔頂采取量PRCA-213TR-401-06TI-402-20TI-402-21LICA-212-01LICA-212-02LICA-213-02LIC-213-02FRC-213FRC-214FRC-215300kPa40~70%40~70%50~70%氣關(guān)閥氣開閥氣開閥氣開閥氣關(guān)閥氣開閥氣開閥反作用正作用正作用正作用正作用正作用反作用反作用T-201B塔頂溫度塔釜溫度20板溫度H-202乙腈出口溫度H-109乙腈出口溫度H-202物料進(jìn)口溫度H-202物料出口溫度H-203物料進(jìn)口溫度H-203物料出口溫度H-203熱水出口溫度H-204物料出口溫度塔釜液面塔釜界面第10板進(jìn)料量塔釜采出量H-203熱水量TI-402-22TR-401-07TRCA-210TIC-214-01TRC-214-02TI-402-23TI-402-024TI-402-25TI-402-26TI-402-27TI-402-28LICA-210-01LICA-210-02FR-210-01FRC-210-02FRC-210-0340.8℃56.7℃40~70%40~70%氣關(guān)閥氣關(guān)閥氣開閥氣開閥氣關(guān)閥正作用反作用反作用正作用正作用反作用正作用與FRC-210-02串級(jí)與FRC-201-03串級(jí)T-202塔頂壓力塔頂溫度塔釜溫度進(jìn)料溫度第36板溫度第24板溫度H-207物料出口溫度H-207熱水出口溫度H-206物料出口溫度H-206乙腈進(jìn)口溫度H-206乙腈出口溫度V-202入口溫度H-208出口溫度塔釜液面V-202液面V-202界面V-203a/b液面H-207熱水量塔釜采去量回流量V-202氣相排放量丁二烯成品累積量PRCA-223TRCA-223TR-401-08TI-402-29TI-402-30TI-402-31TI-402-32TI-402-33TI-402-34TI-402-35TI-402-36TI-402-37TI-402-38LICA-200LICA-223-01LIC-223-02LIA-224-0102FRC-220-01FRC-220-02FRC-223FRC-224FQ-414487kPa41.2℃52.8℃氣關(guān)閥氣開閥氣關(guān)閥氣開閥氣關(guān)閥氣關(guān)閥反作用反作用正作用正作用正作用正作用反作用正作用反作用與FRC-220-03串級(jí)T-203塔頂壓力塔釜壓力V-204壓力塔頂溫度塔釜溫度進(jìn)料溫度第31板溫度第11板溫度H-211a/b物料出口溫度塔釜液面V-204液面V-205液面V-206液面進(jìn)料量回流量塔頂采出量H-211a/b熱水量PRC-223PI-230PIC-234TR-401-09TR-401-10TR-402-46TI-402-47TI-402-48TI-402-49/50LI-230LIA-231LIC-233LIA-234FRC-231FRC-233FRC-235FRC-230343kPa52℃40~70%0.45t/h0.62t/h氣關(guān)閥氣開閥氣開閥氣開閥氣關(guān)閥氣開閥氣關(guān)閥反作用反作用正作用正作用反作用正作用反作用正作用就地調(diào)節(jié)與FRC-235串級(jí)設(shè)計(jì)（論文）主要條件及技術(shù)參數(shù)1、產(chǎn)量：9萬(wàn)噸丁二烯/年2、生產(chǎn)方法：精餾3、生產(chǎn)天數(shù)：300天/年（7200小時(shí)）4、原料規(guī)格：表3-1原料規(guī)格序號(hào)組分分子量精餾進(jìn)料組成%（mol）1丙炔400.622反-2-丁烯560.4731-丁烯560.034順-2-丁烯563.9551，3-丁二烯5494.0761，2-丁二烯540.337丁炔540.018乙烯基乙炔520.019正戊烷720.51合計(jì)1005、各塔產(chǎn)品回收率T0201(脫重組分塔)：塔頂產(chǎn)品中1，3-丁二烯收率：99.9%，塔釜產(chǎn)品中順-2-丁烯收率：91.8%；T0202(脫輕組分塔)：塔頂產(chǎn)品中丙炔收率：99.9%， 塔釜產(chǎn)品中1，3-丁二烯收率：99.5%。6、操作壓力：表3-2操作壓力項(xiàng)目T0201T0202塔頂（kPa）400kpa590kpa塔底（kPa）480kpa630kpa進(jìn)料（kPa）480kpa610kpa設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表3-3各組分的相對(duì)分子質(zhì)量序號(hào)123456789組分丙炔反-2-丁烯1-丁烯順-2-丁烯1，3-丁二烯1，2-丁二烯丁炔乙烯基乙炔正戊烷相對(duì)分子質(zhì)量（kg/kmol）405656565454545272郭天民等.多元汽-液平衡和精餾[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1983，593-631表3-4各組分的物性數(shù)據(jù)序號(hào)123456789組分丙炔反-2-丁烯1-丁烯順-2-丁烯1，3-丁二烯1，2-丁二烯丁炔乙烯基乙炔正戊烷cp（30）22.87732.75735.70130.44430.39629.15628.15526.0241.105cp（40）23.43833.45436.97931.16931.07327.04628.42526.33341.912cp（50）24.03934.20638.53431.9431.84530.45428.7326.70242.762cp（60）24.9635.03140.55132.76932.72931.37329.07627.1443.668rc（30）448250094732519948915517633355316246rc（40）429648444575503947375357620653916103rc（50）409746694409486945735187607252425954rc（60）388144834232468943995088593050855798ρ（30）0.59880.5920.58250.61090.60830.63990.68060.67440.616ρ（40）0.58330.57950.56940.59840.59510.62730.67030.66150.6055ρ（50）0.5670.56640.55570.58550.58130.61430.65980.64870.5948ρ（60）0.54970.55260.54140.5720.56680.60090.6490.63540.5837μ（30）0.1480.1950.1440.2250.1410.1450.2310.215μ（40）0.130.1830.1350.2120.1310.1350.2170.199μ（50）0.1180.1720.1230.2010.1320.1260.2040.184μ（60）0.100.1240.1120.130.1210.1190.1930.172σ（30）10.7712.3911.6213.212.3315.319.4415.5614.92σ（40）9.48211.2210.4312.0211.1114.6218.1614.3213.85σ（50）8.22210.069.26510.8339.91112.7216.9013.1012.80σ（60）6.9938.9288.1249.6688.73611.4415.6611.8911.76注：1克分子=1mol,1kcal/(kmol·℃)=4.1868kJ/(kmol·℃)。盧煥章等.石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1982，307-323本設(shè)計(jì)的物系中：丁炔制取二丁炔。表3-6各組分序號(hào)序號(hào)123456789組分丙炔反-2-丁烯1-丁烯順-2-丁烯1，3-丁二烯1，2-丁二烯丁炔乙烯基乙炔正戊烷Ⅰ代表脫重組分塔，Ⅱ代表脫輕組分塔。由表3-1和表3-3得：原料的平均摩爾質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)條件得：對(duì)于脫重組分塔（Ⅰ）：請(qǐng)關(guān)鍵組成1，3-丁二烯（LK），重關(guān)鍵組成順-2-丁烯（HK）計(jì)算若表示輕關(guān)鍵組成在溜出夜中的回收率。表示重關(guān)鍵組成在溜出夜中的回收率。用EXCEL試差法求塔頂塔釜的溫度及組成有安托因公式求各溫度下pi0,lnpi0=A-B/(T+C),αij=pi0/pj0求得塔頂溫度370c，塔釜溫度55.70c。脫重塔塔頂塔底溫度計(jì)算安托因12345A6.784856.869526.84296.869266.84999B803.73960.8926.1960.1930.546C229.08240240237238.854logpo3.7642171083.4009279423.49957873.3652454013.47666208po（mmHg）5810.5481942517.2592323159.2114912318.7044822996.829811po（KP）774.676047335.6069627421.1935583309.1351732399.5444481K1.6139084310.6991811720.877486580.6440316110.832384267K1.9366901170.8390174071.0529838960.7728379330.99886112a2.5059459881.0856317621.36248992311.292458713k36.3371987736.3371987736.3371987736.3371987736.33719877b-1.049-1.049-1.049-1.049-1.049F244.6742244.6742244.6742244.6742244.6742xF0.00620.00470.00030.03950.9407進(jìn)料量1.516980041.149968740.073402269.6646309230.1650199lgD/W13.448514190.2476035773.832295783-1.0492.99957D/W2.80876E+131.7684939436796.663730.089330548999.0103784W5.40089E-140.4153770111.07982E-058.8720828720.230162631D1.516980040.7345917290.0733914620.792548028229.9348573D總233.0550838233.0550838233.0550838233.0550838233.0550838W總11.619116211.619116211.619116211.619116211.6191162F總244.6742XD0.0065091050.0031520210.000314910.003400690.986611635XW4.64828E-150.035749459.29344E-070.7635763960.019808962泡點(diǎn)0.595090183露點(diǎn)0.9995686246789T/攝氏度376.9983836.981986.9536.876321041.117988.759571075.78242.274233.01230.01233.2053.2704419823.3202185893.3688645742.8949725051863.9831472089.6742392338.108035785.1859225248.5106479278.6003188311.7221008104.68284680.5177305160.5804173310.6494210430.2180892640.621276620.6965007970.7793052520.2617071170.8038899140.9012249111.0083682730.33863130436.3371987736.3371987736.3371987736.33719877-1.049-1.049-1.049-1.049244.6742244.6742244.6742244.67420.00330.00010.00010.00510.807424860.024467420.024467421.24783842-4.493890715-2.690235444-0.917489395-18.137399733.20708E-050.0020406310.1209234717.28786E-190.8073989660.0244175930.0218279131.247838422.58939E-054.98273E-050.0026395070233.0550838233.0550838233.0550838233.055083811.619116211.619116211.619116211.61911621.11106E-072.13801E-071.13257E-0500.0694888450.0021015020.0018786210.107395296表3-8各溫度下的pi0和αlh的值序號(hào)123458組成丙炔反-2-丁烯1-丁烯順-2-丁烯1，3-丁二烯乙烯基乙炔370c下pi05804.43542514.50623155.87492316.0942993.17862334.8250370c下αlh2.50611.08571.362611.29231.008154.230c下pi08663.01203914.8316 4835.44543639.0514611.60283749.235554.230c下αlh2.3811.07581.328811.26721.0303440c下pi06944.54383065.11653819.51562835.0213631.67082886.4242440c下αlh2.44961.08121.347311.28101.0181αlh2.44541.08091.346211.28021.0188由芬斯克公式的、解得由EXCEL計(jì)算所以根據(jù)質(zhì)量守恒定律：∑進(jìn)入=∑排除精餾塔的進(jìn)出物料基本相等，符合質(zhì)量守恒定律塔頂組成ｙi＝ｄi／Ｄ塔釜組成xi＝ｗi／Ｗ(2)校核所設(shè)的塔頂塔釜溫度是否正確（a）如果所設(shè)的塔頂溫度為露點(diǎn)溫度則在誤差允許范圍內(nèi)，因此所設(shè)的塔頂溫度正確T=370c（b）如果所設(shè)塔釜溫度為泡點(diǎn)溫度,則在誤差允許范圍內(nèi)所設(shè)的塔釜溫度正確T=55.70c。表3-11脫輕組分塔的進(jìn)料組成和流率如下表序號(hào)123456789進(jìn)料流率0.75850.38330.04040.3962114.972300.012230.00440設(shè)此塔輕關(guān)鍵組分為丙炔，重關(guān)鍵組分為1，3-丁二烯由進(jìn)料流率和輕重關(guān)鍵組分的收率得用試差法EXCEL求塔頂塔釜組成，流率及溫度用安托因公式求各溫度下pi0lnpi0=A-B/(T+C),αij=pi0/pj0求得塔頂溫度39.50c，塔釜溫度54.230c。脫輕塔塔頂塔底溫度計(jì)算安托因12345A6.784856.869526.84296.869266.84999B803.73960.8926.1960.1930.546C229.08240240237238.854logpo3.7923343.4319533.5294831843.3969273.506959po（mmHg）6199.1742703.6653384.4116732494.1773213.359po（PA）826.4885360.4591451.2177799332.5296428.4126塔底K1.3118870.5721570.7162186980.5278250.68002塔頂K1.4008280.6109480.7647758980.5636090.726123a1.9291880.8413831.0532318920.776191k18.5682218.5682218.5682244218.5682218.56822b-2.2989-2.2989-2.2989-2.2989-2.2989F244.6742244.6742244.6742244.6742244.6742xF0.00650.0031520.00031490.00340.9866進(jìn)料量1.5903820.7712130.0770479060.831892241.3956lgD/W3-3.69163-1.880669292-4.342-2.2989D/W10000.0002030.0131622674.55E-050.005025W0.0015890.7710560.0760469550.831854240.1887D1.5887940.0001570.001000953.78E-051.206848D總2.7968372.7968372.7968374552.7968372.796837W總241.8774241.8774241.8773625241.8774241.8774F總244.6742XD0.5680685.61E-050.0003578861.35E-050.431505XW6.57E-060.0031880.0003144030.0034390.993019泡點(diǎn)0.679154露點(diǎn)1.0003656789T/攝氏度39.56.9983836.981986.9536.876321041.117988.759571075.78242.274233.01230.01233.2053.3035183.3536733.402111352.9314712021.4892257.7342524.127859854.0262268.1764301.0065336.5227044113.86080.4256770.4777880.5341630230.1807310.4545360.510180.5703774650.1929840.6259770.7026090.7855108120.26577418.5682218.5682218.5682244218.56822-2.2989-2.2989-2.2989-2.2989244.6742244.6742244.6742244.6742000.00001670000.0040860590243.0854-6.07645-5.14516-4.245738092-12.98478.39E-077.16E-065.67887E-051.04E-13000.0040858270002.32029E-0702.7968372.7968372.7968374552.796837241.8774241.8774241.8773625241.8774008.29611E-080001.68921E-050表3-12各溫度下的pi0和αlh的值序號(hào)123458組成丙炔反-2-丁烯1-丁烯順-2-丁烯1，3-丁二烯乙烯基乙炔39.500下pi06199.13222703.82503384.59772494.3053213.06732523.716639.50下αlh1.92940.84151.05340.776310.785554.230c下pi08871.96374019.60854960.12813738.4224732.045338563449154.230c下αlh1.87490.84941.04820.790010.8149410c下pi06440.96732820.51593525.28562604.2653348.41102640.5576410c下αlh1.92360.84231.05280.777810.7886αlh1.90930.84441.05150.781410.7963由芬斯克公式解得由EXCEL計(jì)算表3-13脫重塔流出無(wú)聊的摩爾流量kmol/h塔頂組成ｙi＝ｄi／D塔釜組成xi＝ｗi／W(2)校核所設(shè)的塔頂塔釜溫度是否正確（a）如果所設(shè)的塔頂溫度為露點(diǎn)溫度則在誤差允許范圍內(nèi)，因此所設(shè)的塔頂溫度正確T=39.50c（b）如果所設(shè)塔釜溫度為泡點(diǎn)溫度則在誤差允許范圍內(nèi)所設(shè)的塔釜溫度正確T=54.230c。計(jì)算最小回流比3.2.4.1.1求泡點(diǎn)溫度a脫重組分塔因?yàn)槊撝亟M分塔為氣相進(jìn)料，所以不涉及到泡點(diǎn)溫度。b脫輕組分塔經(jīng)試差EXCEL，設(shè)其泡點(diǎn)溫度為T=54.230c表3-15由安托因公式計(jì)算該溫度下各組分的泡點(diǎn)蒸汽壓序號(hào)123458組成丙炔反-2-丁烯1-丁烯順-2-丁烯1，3-丁二烯乙烯基乙炔進(jìn)料組成6.5096*10-33.0701*10-30.3150*10-33.401*10-30.98671.5995*10-5pi08564.81873865.69724776.93503592.46794555.09463699.0162該塔進(jìn)料壓力為610kpa≈610.0648kpa所以在誤差允許范圍內(nèi)，可認(rèn)為該塔的泡點(diǎn)溫度54.230c3.2.5計(jì)算回流比R、最小回流比Rm、理論板數(shù)N理、Nmin脫重組分塔RmNmin因?yàn)闅庀啵饵c(diǎn)）進(jìn)料，所以q=0用思特伍德法求回流比由（2）試得經(jīng)EXCEL試差法得=1.0118時(shí)，即=1.0118成立由（1）試求RmRm+1=4.3104即Rm=3.3104用芬斯克公式求Nm求R由QLUJI公式R=1.5236*Rm=1.4823*3.3104=4.9894求N理由Gilliland回歸公式得N理=58.6545塊求精餾段nm，n理用芬斯克公式（b）脫輕塔該塔進(jìn)料溫度與泡點(diǎn)溫度的平均值（54.23+41）/2=47.62℃表3-16《石油化工手冊(cè)》查各溫度下的Cp,rc前面資料中有詳細(xì)物性數(shù)據(jù)序號(hào)123456789組分丙炔反-2-丁烯1-丁烯順-2-丁烯1，3-丁二烯1，2-丁二烯丁炔乙烯基乙炔正戊烷cp（40）23.43833.45436.97931.16931.07327.04628.42526.33341.912cp（50）24.03934.20638.53431.9431.84530.45428.7326.70242.762rc（40）429648444575503947375357620653916103rc（50）409746694409486945735187607252425954經(jīng)計(jì)算得表3-17脫輕塔進(jìn)料流率與組成序號(hào)123458平均組分丙炔反-2-丁烯1-丁烯順-2-丁烯1，3-丁二烯乙烯基乙炔cp（46.86）23.85333.97138.04631.69931.60526.58930.9605rc（52.72））4038.554618.514360.894820.124525.915199.364593.89進(jìn)料流率1.34840.63590.06530.7044204.38670.0033進(jìn)料組成6.5096*10-33.0701*10-30.3150*10-33.401*10-30.98671.5995*10-5（一）用思伍德法求回流比由（2）試經(jīng)試差法XCEL得由（1）試求RmRm=88.448=88（二）用芬斯克公式求Nm（三）求R由QLUJI公式R=1.3149*Rm=1.3152*89.1342=116.3276（四）求N理由Gilliland回歸公式得X=(R-)/(R+1)=0.242y=0.545827-0.591422x+0.002743/xN理=32.1889塊（五）求精餾段nm，n理用芬斯克公式

脫重塔塔頂是冷凝器，塔釜溫度如前所求。脫輕塔塔頂是分凝器，相當(dāng)于一塊理論版，因此塔頂溫度有分凝器推算：求脫輕塔塔頂溫度：根據(jù)公式，求得39.50c下各組分的xi表3-18脫輕塔各組分的xi值序號(hào)123458組成丙炔反-2-丁烯1-丁烯順-2-丁烯1，3-丁二烯乙烯基乙炔yi0.557900.000379900.44170pi06199.13222703.82503384.59772494.30513213.06732523.7166xi0.36740.00330.046600.993所以∵精餾段操作線方程為：，∴∴設(shè)塔頂溫度為44℃，在該溫度下各組分的如下：，，，∴在誤差允許范圍內(nèi)，∴4.1.2實(shí)際板數(shù)、實(shí)際進(jìn)料板位置、板效率根據(jù)，知查表對(duì)得脫重組分塔板效率脫輕組分塔板效率∴操作條件如下表表3-19脫重與脫輕塔操作條件塔頂溫度塔釜溫度理論板數(shù)實(shí)際板數(shù)進(jìn)料位置脫重組分塔37℃54.23℃55.80528825脫輕組分塔39.5℃54.24℃29.88554523取0℃為基準(zhǔn)溫度，Cp去該處溫度和基準(zhǔn)溫度的平均值，γc取該處溫度下的值，由《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》查得如下數(shù)據(jù)表3-20查表各組分不同溫度下的Cp、γc22℃18.46℃26.605℃19.75℃27.12℃20.5℃丙炔14.409714.301814.555622.30414.56722.344反-2-丁烯20.782320.589220.63332.088620.63532.13671-丁烯20.306120.096221.001434.578621.042134.6579順-2-丁烯18.802618.603519.072729.739619.093829.79041，3-丁二烯19.206219.016919.46229.452119.482129.52111，2-丁二烯19.000118.835219.223619.2411丁炔19.331119.10719.548519.5683乙烯基乙炔17.392817.279417.576225.749317.590425.768正戊烷28.435828.138628.838528.87表3-21指定溫度下的的γc值44℃36.96℃53.21℃39.5℃54.24℃41℃丙炔4216.443514019.24305.34004.34276.1反-2-丁烯47744892.84602.54852.34589.44826.51-丁烯4508.64621.44345.64582.94333.24558.4順-2-丁烯49715086.34804.75047479250221，3-丁二烯4671.44782.54510.84744.74498.54720.61，2-丁二烯52895404.35123.153655110.5丁炔5498.25594.95342.55561.55331.2乙烯基乙炔5331.45432503753985019.25376.1正戊烷6043.46145.35898.56110.25887.4計(jì)算各溫度下Cp，γc的平均值，，結(jié)果如下表：表3-21各溫度下Cp、γc的平均值22℃18.46℃26.605℃19.75℃27.12℃20.5℃19.214518.990020.195825.391030.152829.482244℃37.1℃54.23℃39.5℃54.24℃41℃4690.0314781.1444932.3664494.9984499.8764718.5724.2.1脫重組分塔圖3-1熱量橫算示意圖∵，∴∴又，∴再沸器循環(huán)水由95℃降到61℃需熱水量∵∴塔頂冷凝器冷卻水由20℃升到30℃，需冷水量∵∴4.2.2脫輕塔圖3-2熱量橫算示意圖∵，∴∴再沸器循環(huán)水由95℃降到61℃需熱水量μ1∵∴塔頂冷凝器冷卻水由20℃升到30℃，需冷水量∵∴

精餾段：提餾段：精餾段：提餾段：由《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》得到下列各平均溫度下的密度（）：表3-22各溫度下的密度序號(hào)組分42.5℃47.62℃40.5℃49.85℃1丙炔0.57920.57090.58260.56942反-2-丁烯0.57620.56950.57890.568431-丁烯0.5660.5590.56880.55784順-2-丁烯0.59520.58860.59780.587451，3-丁二烯0.59170.58460.59450.583461，2-丁二烯0.62410.61740.62670.61637丁炔0.62870.6230.63100.66148乙烯基乙炔0.65830.65170.66090.65069正戊烷0.60280.59730.60490.5964∵∴各溫度下的ρm值如下表：表3-23指定溫度下的密度42.5℃47.62℃40.55℃49.85℃0.59720.59070.59850.5888表3-23各組分的M如下表序號(hào)123456789M40.06556.10856.10856.10854.09454.09254.09252.07672.151求氣體的體積:脫重組分塔：脫輕組分塔：∵1，3—丁二烯含量很高，可近似用它的體積代替，由《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》查得1，3—丁二烯的a.在脫輕脫重組分塔的塔頂塔釜溫度下的Z及V，如表：表3-24塔頂塔釜的體積值如下脫重組分塔脫輕組分塔塔頂塔釜塔頂塔釜Pr0.09250.115840.13820.1456Tr0.72940.77180.74590.77980.900.910.860.885.83925.21483.78903.7788表3-25所求的兩塔的氣液負(fù)荷如下表脫重組分塔脫輕組分塔精餾段提餾段精餾段提餾段上升氣體體積5.80395.21483.78903.7789Kmol/h1452.7951320.1252328.1537353.9362m3/h8431.9066884.18841243.37441061.8086m3/s2.34221.91230.34540.2949下降液體密度kg/m3601.6591.7600.4598.3Kmol/h1219.7401275.7422325.3567593.5656Kg/h65883.40273539.13915005.45132115.342m3/h109.495124.28524.99253.678m3/s0.03041530.03452360.0069420.014911∵脫重組分塔塔頂1，3—丁二烯已超過(guò)98%，用物化數(shù)據(jù)代替原始數(shù)據(jù)精餾段（1）氣液負(fù)荷指在下的值。∴（2）氣液相重度：（3）液體表面張力（4）液體粘度和氣體黏度（5）塔板數(shù)（6）操作溫度及壓強(qiáng)提餾段：（1）氣液負(fù)荷∴（2）氣液相重度：（3）液體表面張力（4）液體粘度和氣體黏度（5）塔板數(shù)（6）操作溫度及壓強(qiáng)精餾段（1）計(jì)算允許空塔氣速：∵取板間距則動(dòng)態(tài)參數(shù)由《化工原理》下冊(cè)查得C=0.114負(fù)荷系數(shù)的表面張力校正查得∴∴適宜氣速（2）由式按標(biāo)準(zhǔn)圓整取可見空塔氣速提餾段：（1）計(jì)算允許空塔氣速：∵，取板間距，則動(dòng)態(tài)參數(shù)由《化工原理》下冊(cè)查得負(fù)荷系數(shù)C表面張力校正查得∴∴適宜氣速（2）由式按標(biāo)準(zhǔn)圓整取可見空塔氣速（b）溢流程度選擇精餾段：，提餾段：由《化工原理課程設(shè)計(jì)》選單流型塔板弓形堰（c）溢流裝置ａ求堰長(zhǎng)由表取ｂ校正液體在降液管中停留時(shí)間：∵∴精餾段：（可以）提餾段：（可以）ｃ堰高精餾段：由《化工原理》下冊(cè)查得∴∴，取提餾段： ，由《化工原理》下冊(cè)查得∴∴，取ｄ降液管的下端的下端和下層板的間距精餾段：有式?。篽0=98mm（L—塔內(nèi)液體流量m3/s,u0—液體通過(guò)降壓管底部時(shí)的u（m/s）,一般取0.07—0.25）提餾段：h0=97mm（c）浮閥數(shù)目計(jì)算浮閥的選型及數(shù)目的計(jì)算，排列，開孔率(去標(biāo)準(zhǔn)F—1浮閥)浮閥型式：根據(jù)文獻(xiàn)（5），本設(shè)計(jì)選用型重閥，閥片厚度=2mm,閥質(zhì)量為33g,H=11.5mm,L=15.5mm,Ф39mm,浮閥最大開度8.5mm,最小開度2.5mm。閥孔氣速：根據(jù)閥孔動(dòng)能因數(shù)，，F(xiàn)0在9-12之間取F0=11浮閥數(shù)的確定：根據(jù)其中。查設(shè)計(jì)參考資料（1），取同一排孔心距t=75mm,按正三角形順排排列，排得伐數(shù)N=498個(gè)，按N=485個(gè)重新核算孔速及伐孔動(dòng)能因子，伐孔動(dòng)能因子變化不大，仍在9-12范圍內(nèi)，故設(shè)計(jì)合理。塔板開孔率：，在4%-15%范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)滿足要求。查設(shè)計(jì)參考資料，取同一排孔心距t=75mm,按正三角形順排排列，排得伐數(shù)N=474個(gè)，按N=484個(gè)重新核算孔速及伐孔動(dòng)能因子，伐孔動(dòng)能因子變化不大，仍在9-12范圍內(nèi)，故設(shè)計(jì)合理。塔板開孔率：，在4%-15%范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)滿足要求。（d）塔板計(jì)算ａ塔般的分塊根據(jù)文獻(xiàn)，因，故塔板采用分塊式，以便通過(guò)人孔裝拆塔板。ｂ邊緣區(qū)寬度確定ｃ開孔區(qū)面積計(jì)算其中：故（e）阻力計(jì)算ａ精餾段Ⅰ干板阻力計(jì)算干板阻力，Ⅱ氣流穿過(guò)板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨葰怏w通過(guò)每層塔板的液柱高度Ⅲ氣體通過(guò)每層塔板的壓降為ｂ提餾段Ⅰ干板阻力計(jì)算干板阻力，Ⅱ氣流穿過(guò)板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨葰怏w通過(guò)每層塔板的液柱高度Ⅲ氣體通過(guò)每層塔板的壓降為（f）淹塔校核a精餾段為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清夜高度液柱通過(guò)降液管的壓頭損失板上清夜高度則已選定，所以可見，故不會(huì)淹塔。b提餾段為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清夜高度液柱通過(guò)降液管的壓頭損失板上清夜高度則已選定，所以可見，故不會(huì)淹塔。（i）霧沫夾帶校核a精餾段由設(shè)計(jì)參考資料（2）查泛點(diǎn)負(fù)荷因數(shù)圖及物性系數(shù)K，得取較大b提餾段由設(shè)計(jì)參考資料（2）查泛點(diǎn)負(fù)荷因數(shù)圖及物性系數(shù)K，得（h）塔板負(fù)荷性能圖a精餾段Ⅰ物沫夾帶線按泛點(diǎn)率80%計(jì)算，即整理得，由上式知，物沫夾帶線為一直線，在操作范圍內(nèi)任取兩個(gè)值，可求得值。計(jì)算如下表：0.010.050.12.800772.141051.3164由此作得物沫夾帶線。Ⅱ液泛線令由故 0.010.050.15.2134.6123.5864Ⅲ液相負(fù)荷上限線取作為液體在降液管中的停留時(shí)間的下限， 液相負(fù)荷上限線在VS–LS坐標(biāo)圖上為與氣體流量VS無(wú)關(guān)的垂直線，如圖氣液負(fù)荷性能圖。Ⅳ漏液線對(duì)于F1型重閥，依Ⅴ液相負(fù)荷下限取堰上液層高度作為液相負(fù)荷下限條件，作出液相負(fù)荷下限線，該線為與氣相流量無(wú)關(guān)的豎直線。圖3-3脫重塔精餾段塔板負(fù)荷性能圖在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn)，與原點(diǎn)連接，即為操作線。由圖可知，該賽辦的操作上線為液泛控制，下限為漏液控制。由圖查得故彈性操作為b提餾段Ⅰ霧沫夾帶線按泛點(diǎn)率80%計(jì)算，即 整理得，由上式知，物沫夾帶線為一直線，在操作范圍內(nèi)任取兩個(gè)值，可求得值。計(jì)算如下表：0.010.050.12.43521.80101.0083由此作得物沫夾帶線。Ⅱ液泛線令故 0.010.050.12.38871.7690.9948Ⅲ液相負(fù)荷上限線取作為液體在降液管中的停留時(shí)間的下限， 液相負(fù)荷上限線在VS–LS坐標(biāo)圖上為與氣體流量VS無(wú)關(guān)的垂直線，如圖氣液負(fù)荷性能圖。Ⅳ漏液線對(duì)于F1型重閥，依Ⅴ液相負(fù)荷下限取堰上液層高度作為液相負(fù)荷下限條件，作出液相負(fù)荷下限線，該線為與氣相流量無(wú)關(guān)的豎直線。圖3-4脫重塔提餾段塔板負(fù)荷性能圖在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn)，與原點(diǎn)連接，即為操作線。由圖可知，該賽辦的操作上線為液泛控制，下限為漏液控制。由圖查得故彈性操作為換熱器計(jì)算已知數(shù)據(jù)：水的物性數(shù)據(jù)如下;此換熱器將液料由37℃下的氣體變?yōu)?7℃下的液體。查得37料液物性數(shù)據(jù)如下;料液的質(zhì)量流量：料液的比熱：料液的導(dǎo)熱系數(shù)：料液的粘度：料液的密度：由熱量衡算可知Q=2941747.509千卡/h=3418.963(kw)物料進(jìn)口溫度37℃，出口溫度37℃冷卻水進(jìn)口溫度20℃，出口溫度30℃（a）計(jì)算傳熱量和對(duì)數(shù)平均溫差：物料：37℃（l）→37℃(g)冷卻水：20℃→30℃∵查《化工原理》下冊(cè)φ=1△tm=△tm=12℃估算冷凝段傳熱面積：取K=1000Kcal/m2﹒h.℃（K為傳熱系數(shù)）考慮15%的面積裕度（b）初步確定傳熱氣型號(hào)水走管程料液走殼程，為方便清洗采用浮頭式換熱器，由表查得u＜icp液體在管內(nèi)的最大流速為2.4m/s，取ui=1m/s選用規(guī)格管內(nèi)徑為0.02m取管長(zhǎng)=6m時(shí)查表《化工原理》上冊(cè)得管程數(shù)N=2管子根數(shù)n=1470（根）中心排管數(shù)=426管程，一臺(tái)換熱器的總管程數(shù)為1470根，查得適當(dāng)?shù)母☆^換熱器的型號(hào)為，每管程數(shù)為1470/2=750根N=A/(0.025*6*3.142)=293根∴管數(shù)實(shí)際流速管長(zhǎng)：即兩根管子為一個(gè)最小管程（c）傳熱系數(shù)K的校核a管內(nèi)水的對(duì)流傳熱系數(shù)：αi管內(nèi)水的流速式中u采用工程單位[千克力秒/m2]，1[千克力秒/m2]=9810cpb管外（殼程）原油的對(duì)流傳熱系數(shù)取三角形排列u=0.134cp即C總傳熱系數(shù)k0,傳熱管兩側(cè)污垢熱阻均取0.0005（d）計(jì)算傳熱面積（按上述核算所得k0值）（e）計(jì)算阻力損失a管程阻力損失由《化工原理》上冊(cè)查得鋼管ε=0.05由《化工原理》上冊(cè)查得Rei=26292.62,ε/d=0.0025時(shí)λ=0.03式中：折流板數(shù)目(h為折流版的板間距《化工手冊(cè)》取h=0.45)。流經(jīng)管程和殼程流體的壓力降未超過(guò)30000N/m2，所以以上核算表明選用AES-1-421.6-6/25-1Ⅰ型換熱器能符合要求。（計(jì)算脫重塔回流泵）已知最大的流量Q=L=109.495m3/h根據(jù)柏努力方程確定此流量下流過(guò)管路所需的揚(yáng)程為：此塔有4個(gè)人孔，其人孔的板間距為0.6m，裙座高5m，封頭0.6m釜液停留時(shí)間為15分鐘，因?yàn)楦后w積為（其中L'為提留段下降液體流量0.03417m3/s）釜液高度為回流罐高度為7米在此過(guò)程中，管長(zhǎng)120m，7個(gè)900彎頭，4個(gè)閥，兩個(gè)閥闌，一個(gè)截止閥，一個(gè)止逆閥，管徑9cm，一個(gè)突然擴(kuò)大閥，70個(gè)彎頭四個(gè)閥：一個(gè)突然擴(kuò)大：（其中L為提留段下降液體流量0.02731m3/s）查《化工手冊(cè)》上冊(cè)，得λ=0.015由《化工原理》書中查到與其相符的的泵：所選泵應(yīng)取IS125-100-315型號(hào)表3-26IS125-100-315型號(hào)離心泵性能表流量m3/s揚(yáng)程H/m轉(zhuǎn)速r/min質(zhì)量Kg電機(jī)功率Kw效率氣蝕余量(NPSH)r/m120872900166/295kg7565%3.8操作壓力與溫度塔頂壓力：590kPa塔頂溫度：39.5℃進(jìn)料壓力：610kPa進(jìn)料溫度：41℃塔釜壓力：630kPa塔釜溫度：54.24℃精餾段平均壓力：600kPa精餾段平均溫度：40.25℃提餾段平均壓力：620kPa提餾段平均溫度：47.62℃精餾段：（1）氣液負(fù)荷，指在下的值。（2）氣液相重度：（3）液體表面張力（4）液體粘度和氣體粘度（5）塔板數(shù)（6）操作溫度及壓強(qiáng)提餾段：（1）氣液負(fù)荷（2）氣液相重度：（3）液體表面張力（4）液體粘度和氣體黏度（5）塔板數(shù)（6）操作溫度及壓強(qiáng)初估塔徑a．精餾段的氣、液相體積流率為由式中C由《化工原理課程設(shè)計(jì)》中5-5式計(jì)算，其中由圖5-1查取，圖的橫坐標(biāo)為取板間距，板上液層高度，則查圖5-1得取安全系數(shù)為0.7，則空塔氣速為按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為塔截面積為實(shí)際空塔氣速為b．提餾段的氣、液相體積流率為由式中C由《化工原理課程設(shè)計(jì)》中5-5式計(jì)算，其中由圖5-1查取，圖的橫坐標(biāo)為取板間距，板上液層高度，則查圖5-1得取安全系數(shù)為0.7，則空塔氣速為按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為塔截面積為實(shí)際空塔氣速為溢流程度選擇精餾段：，提餾段：由《化工原理課程設(shè)計(jì)》選單流型塔板弓形堰溢流裝置計(jì)算a．精餾段因塔徑，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。各項(xiàng)計(jì)算如下：Ⅰ堰長(zhǎng)取Ⅱ溢流堰高度由選用平直堰，堰上液層高度由《化工原理課程設(shè)計(jì)》中式5-7計(jì)算，即近似取E=1，則取板上清液層高度故Ⅲ弓形降液管寬度和截面積由查《化工原理課程設(shè)計(jì)》圖5-7，得故依《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-9驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即故降液管設(shè)計(jì)合理。Ⅳ降液管底隙高度取則>0.006m故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。選用凹形受液盤，深度。Ⅴ塔板的分塊因，故塔板采用分塊式。查《化工原理課程設(shè)計(jì)》表5-3得，塔板分為3塊。Ⅶ邊緣區(qū)寬度確定取，。Ⅷ開孔區(qū)面積的計(jì)算開孔區(qū)面積按《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-12計(jì)算，即其中故浮閥數(shù)計(jì)算本設(shè)計(jì)所處理的物系無(wú)腐蝕性，可選用碳鋼板，孔直徑。篩孔按正三角形排列，取孔中心距t為篩孔數(shù)目n為個(gè)開孔率為%氣體通過(guò)閥孔的氣速為b．提餾段Ⅰ溢流裝置計(jì)算因塔徑，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。各項(xiàng)計(jì)算如下：Ⅱ堰長(zhǎng)?、笠缌餮吒叨扔蛇x用平直堰，堰上液層高度由《化工原理課程設(shè)計(jì)》中式5-7計(jì)算，即近似取，則取板上清液層高度故Ⅴ弓形降液管寬度和截面積由查《化工原理課程設(shè)計(jì)》圖5-7，得依《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-9驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即故降液管設(shè)計(jì)合理。Ⅵ降液管底隙高度取則>0.006m故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。選用凹形受液盤，深度。塔板計(jì)算Ⅰ塔板的分塊因，故塔板采用分塊式。查《化工原理課程設(shè)計(jì)》表5-3得，塔板分為3塊。Ⅱ邊緣區(qū)寬度確定取，。開孔區(qū)面積按《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-12計(jì)算，即其中故本設(shè)計(jì)所處理的物系無(wú)腐蝕性，可選用碳鋼板，取篩孔直徑。篩孔按正三角形排列，取孔中心距t為孔數(shù)目n為個(gè)開孔率為%氣體通過(guò)閥孔的氣速為阻力計(jì)算a．精餾段1．塔板壓降（1）．干板阻力計(jì)算干板阻力由《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-19計(jì)算，即由，查《化工原理課程設(shè)計(jì)》圖5-10得，故（2）．氣體通過(guò)液層的阻力計(jì)算氣體通過(guò)液層的阻力由《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-20式計(jì)算，即查《化工原理課程設(shè)計(jì)》圖5-11，得。故（3）．液體表面張力的阻力的計(jì)算液體表面張力所產(chǎn)生的阻力由《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-23計(jì)算，即液柱氣體通過(guò)每層塔板的液柱高度可按下式計(jì)算，即液柱氣體通過(guò)每層塔板的壓降為（設(shè)計(jì)允許值）2．液面落差對(duì)于篩板塔，液面落差很小，且本例的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。淹塔校核a精餾段為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清夜高度液柱通過(guò)降液管的壓頭損失板上清夜高度則已選定，所以可見，故不會(huì)淹塔。b提餾段為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清夜高度液柱通過(guò)降液管的壓頭損失板上清夜高度則已選定，所以可見，故不會(huì)淹塔。液沫夾帶液沫夾帶量由《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-24計(jì)算，即故故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)。4．漏液對(duì)篩板塔，漏液點(diǎn)氣速可由《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-25計(jì)算，即實(shí)際孔速穩(wěn)定系數(shù)為故在本設(shè)計(jì)中無(wú)明顯漏液。5．液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高應(yīng)服從《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-32的關(guān)系，即本設(shè)計(jì)中物系屬一般物系，取，則板上不設(shè)進(jìn)口堰，可由《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-30計(jì)算，即液柱故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。b．提餾段1．塔板壓降（1）．干板阻力計(jì)算干板阻力由《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-19計(jì)算，即由，查《化工原理課程設(shè)計(jì)》圖5-10得，故（2）．氣體通過(guò)液層的阻力計(jì)算氣體通過(guò)液層的阻力由《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-20式計(jì)算，即查《化工原理課程設(shè)計(jì)》圖5-11，得。故（3）．液體表面張力的阻力的計(jì)算液體表面張力所產(chǎn)生的阻力由《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-23計(jì)算，即液柱氣體通過(guò)每層塔板的液柱高度可按下式計(jì)算，即液柱氣體通過(guò)每層塔板的壓降為（設(shè)計(jì)允許值）2．液面落差對(duì)于篩板塔，液面落差很小，且本例的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。3．液沫夾帶液沫夾帶量由《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-24計(jì)算，即故故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)。4．漏液對(duì)篩板塔，漏液點(diǎn)氣速可由《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-25計(jì)算，即實(shí)際孔速穩(wěn)定系數(shù)為故在本設(shè)計(jì)中無(wú)明顯漏液。5．液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高應(yīng)服從《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-32的關(guān)系，即本設(shè)計(jì)中物系屬一般物系，取，則板上不設(shè)進(jìn)口堰，可由《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-30計(jì)算，即液柱故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。塔板負(fù)荷性能圖ａ．精餾段１．漏液線由得整理得在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依上式計(jì)算出Vs值，計(jì)算結(jié)果列于下表。Ls0.00060.0030.0060.0090.010.013Vs0.123794480.132830.1404060.1464590.1482680.15325315由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線１。２．液沫夾帶線以為限，求關(guān)系如下：由代入數(shù)據(jù)整理得：在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依上式計(jì)算出Vs值，計(jì)算結(jié)果列于下表。Vs1.4100361.2598281.1257321.0132580.9787030.881333Ls0.00060.0030.0060.0090.010.013由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線２。3．液相負(fù)荷下限線對(duì)于平直堰，取堰上液層高度作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。由《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-7得取E=1，則據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線3。４．液相負(fù)荷上限線以作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，由《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-9得故據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線4。5．液泛線令由；；；聯(lián)立得忽略，將與，與，與的關(guān)系代入上式，并整理得式中將有關(guān)數(shù)據(jù)代入，得故在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依上式計(jì)算出Vs值，計(jì)算結(jié)果列于下表。Ls0.00060.0030.0060.0090.010.013Vs0.691690.6548140.6034910.5391150.51440.43由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線5。根據(jù)以上各線方程，可作出該塔的負(fù)荷性能圖，如下圖所示。圖3-5脫輕塔精餾段塔板負(fù)荷性能圖在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn)A，連接OA，即作出操作線。由圖可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為漏液控制。由圖查得故操作彈性為b．提餾段１．漏液線由得整理得在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依上式計(jì)算出Vs值，計(jì)算結(jié)果列于下表。Ls0.00060.0030.0060.0090.010.013Vs0.1162414640.1264220.1348620.1415540.1435470.149020418由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線１。２．液沫夾帶線以為限，求關(guān)系如下：由代入數(shù)據(jù)整理得：在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依上式計(jì)算出Vs值，計(jì)算結(jié)果列于下表。Vs1.522331.417861.32461.2463781.2223471.15463Ls0.00060.0030.0060.0090.010.013由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線２。3．液相負(fù)荷下限線對(duì)于平直堰，取堰上液層高度作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。由《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-7得取，則據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線3。４．液相負(fù)荷上限線以作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，由《化工原理課程設(shè)計(jì)》式5-9得故據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線4。5．液泛線令由；；；聯(lián)立得忽略，將與，與，與的關(guān)系代入上式，并整理得式中將有關(guān)數(shù)據(jù)代入，得故在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依上式計(jì)算出Vs值，計(jì)算結(jié)果列于下表。Vs0.6226089190.595230.5672040.5395420.5300820.50055055Ls0.00060.0030.0060.0090.010.013由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線5。根據(jù)以上各線方程，可作出該塔的負(fù)荷性能圖，如下圖所示。圖3-6脫輕塔提餾段塔板負(fù)荷性能圖在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn)A，連接OA，即作出操作線。由圖可看出，該篩板的操作上限為液相負(fù)荷上限控制，下限為漏液控制。由圖查得故操作彈性為丁二烯的出廠價(jià)格為22021元/噸丁二烯的年銷售收于=22021×40000=88000萬(wàn)元我國(guó)化工行業(yè)的銷售收入流動(dòng)資金率一般較國(guó)外較高，所以，取銷售收入流動(dòng)資金率為20%，則：流動(dòng)資金額=銷售收入資金率×年銷售收入=20%×880000000=17600萬(wàn)元取流動(dòng)資金年利率為5.58%，則流動(dòng)資金年利息=5.58%×17600萬(wàn)元=982.08萬(wàn)元（1）原材料費(fèi)已知原料的消耗定額為42350.22噸/年，已知原料單價(jià)為：2021元/t所以原材料費(fèi)（2）燃料及動(dòng)力費(fèi)取工業(yè)水（30.60MPa）的消耗定額為75t/t；電（380V）的消耗定額為16kwh/t；蒸汽的消耗定額為（≥0.6MPa）。2t/t。已知：工業(yè)水單價(jià)：0.25元/t，電單價(jià)：0.65元/度，蒸汽單價(jià)：1800元/t所以，燃料及動(dòng)力費(fèi)（3）直接工資取生產(chǎn)工人工資為（4）其他直接支出費(fèi)用(5)管理費(fèi)用，取生產(chǎn)成本的為：(6)財(cái)務(wù)費(fèi)用，取流動(dòng)資金利息的2倍為：(7)銷售費(fèi)用，取年銷售收入的為：(8)總成本費(fèi)用，對(duì)于化工企業(yè)：（1）增值稅（2）城鄉(xiāng)維護(hù)建設(shè)稅（3）教育費(fèi)附加（4）利潤(rùn)（5）所得稅（6）靜態(tài)投資效果系數(shù)（7）盈虧平衡分析盈虧平衡可以用產(chǎn)量、銷售收入或生產(chǎn)能力利用率等表示以實(shí)際產(chǎn)品產(chǎn)量或銷售量表示的盈虧平衡項(xiàng)目的銷售收入與產(chǎn)品產(chǎn)量或銷售量為線性關(guān)系，即而產(chǎn)品的產(chǎn)量與總成本的關(guān)系為：在盈虧平衡時(shí)，銷售收入等于生產(chǎn)總成本，設(shè)此狀態(tài)時(shí)的產(chǎn)量為，因?yàn)楸１井a(chǎn)量為：8011.79噸以銷售價(jià)格表的盈虧平衡指在一定的生產(chǎn)條件下，銷售總收入與總成本達(dá)到收支平衡時(shí)產(chǎn)品售價(jià)，設(shè)盈虧平衡點(diǎn)價(jià)格為，因?yàn)閯t以生產(chǎn)能力利用率表示盈虧平衡一般來(lái)說(shuō)，固定成本與產(chǎn)品的產(chǎn)量無(wú)關(guān)，項(xiàng)目的生產(chǎn)能力是確定的，在單位產(chǎn)品售價(jià)一定的條件下，要維持收支平衡，必須有一個(gè)最低規(guī)模產(chǎn)量，即最低的生產(chǎn)能力利用率，設(shè)為設(shè)計(jì)成產(chǎn)能力，為生產(chǎn)能力利用率，則三廢是廢氣、廢水、固體廢棄物的總稱。又可稱為“放在錯(cuò)誤地點(diǎn)的原料”。將其回收利用，還可改善環(huán)境衛(wèi)生。我國(guó)對(duì)它們的排放和處理都有標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。本裝置的原料碳四產(chǎn)品及其少量的副產(chǎn)品都是產(chǎn)品都是毒物質(zhì)，雖然危害不大，但對(duì)人體的健康和環(huán)境的毒害作用不可忽視，所以為了保護(hù)環(huán)境，減少污染，保證安全，碳四原料的放空均引入車間的氣放管網(wǎng)，對(duì)于液態(tài)烴的排放，則由液放管線拍之車間的排放灌，然后排至火炬環(huán)網(wǎng)。其“三廢”主要是脫氨組分塔的塔頂餾出物丙炔，其處理方法是排火炬。表1-6三廢主要處理方法序號(hào)排放物質(zhì)名稱允許排放范圍排放物質(zhì)的危害性排放量(噸)處理方法備注每小時(shí)每天1含乙腈污水ACN≤75ppm易使COD超標(biāo)4-872-192排化污管網(wǎng)連續(xù)排放2泵用冷卻水及設(shè)備清洗水水、油PH、COD448排化污管網(wǎng)連續(xù)排放3脫