【正文】 苯氯苯板式精餾塔冷凝器工藝設(shè)計(jì)工藝說(shuō)明書學(xué)校：上海工程技術(shù)大學(xué) 學(xué)院：化學(xué)化工專業(yè)：制藥工程學(xué)號(hào)：041410214姓名：郭迎曉 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（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(shuō)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：%的氯苯55500t/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（表壓）；，料液溫度為50℃；；；；℃；，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容；；；；；。四、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（mmHg）溫度，（℃）80859095100105108110苯760877102511701350153516601760氯苯148173205246293342376400溫度，（℃）115120125128130苯198122502518269929001350氯苯466543624679760293（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，℃。（mN/m）溫度，（℃）8085110115120131苯氯苯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）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(shuō)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。 （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（MT法）求取，步驟如下：，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：表1：溫度，（℃）808588909598100苯7608779581025117012721350氯苯148173192205246272293兩相摩爾分率x1y1溫度，（℃）105108110115118120125苯1535166017601981213222502518氯苯342376400466510543624兩相摩爾分率xy溫度，（℃）128130————苯269928402900————氯苯679719760————兩相摩爾分率x0————y0————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。苯氯苯物系的溫度組成圖將表1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，即：方法一：圖解法提餾段操作線為過(guò)和兩點(diǎn)的直線。圖解得塊（含再沸器）。其中，精餾段塊，提餾段塊，第3塊為加料板位置。方法二：解析法由上圖得：℃，加料板為88℃，℃，所以：，精餾段操作線方程 提餾段操作線方程 將帶入求得將帶入精餾段操作線方程，求得以此類推，得 ，所以將其帶入提餾段操作線方程 所以，方法三：吉利蘭圖法全塔 其中，精餾段 提餾段求得， 綜合三種方法，1)全塔效率 選用公式計(jì)算。~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。 (80+)=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)。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℃?！妫ㄈ┢骄肿恿克敚? ，（查相平衡圖）加料板：，（查相平衡圖）精餾段：（四）平均密度塔頂：進(jìn)料板：精餾段：（五）液體的平均表面張力塔頂：；（℃）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，℃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)：107900t/a ；：立式列管式冷凝器。二、操作條件：冷凝溫度80℃，冷凝液于飽和溫度下離開(kāi)冷凝器；：為井水，流量70000kg/h，入口溫度25℃；：不大于105Pa；，每天按24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。三、設(shè)計(jì)要求選擇適宜的列管式換熱器并進(jìn)行核算。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)。冷卻水走管程，苯走殼程，有利于苯的散熱和冷凝。，確定流體的物性數(shù)據(jù)苯液體在定性溫度（℃）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 式中， 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mPas比熱容kJ/(kg℃)導(dǎo)熱系數(shù)W/(m℃)苯80677井水32995逆流溫差℃根據(jù)管程走井水，殼程走苯，總傳熱系數(shù)，現(xiàn)暫取。立式固定管板式換熱器的規(guī)格如下公稱直徑D…………………………500mm公稱換熱面積S……………………管程數(shù)Np…………………………..1管數(shù)n………………………………..150管長(zhǎng)L……………………………….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)（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(kāi)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60℃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)）（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)），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。 項(xiàng)目 結(jié)果 單位 換熱器公稱直徑D 500 換熱器管程數(shù)p 1 換熱器管子總數(shù)Nt 150 根 換熱器單管長(zhǎng)度L 4．5 換熱器管子規(guī)格 換熱器管子排列方式 正三角形錯(cuò)列 管心距32 管板厚度T22 折流板間距B30 折流板個(gè)數(shù)NB99 根 折流板外徑102 折流板厚度8 傳熱負(fù)荷Q KW 苯蒸汽流量qm,h Kg/s 循環(huán)水流量qm,c Kg/s 初選總傳熱系數(shù)Ko500 W/ 初步估算傳熱面積S m2 管程流速 m/s 殼程傳熱系數(shù)o W/ 管程傳熱系數(shù)i W/ 總傳熱系數(shù)K W/ 所需傳熱面積S m2 管程壓降Pt Pa 殼層壓降Ps Pa設(shè)計(jì)結(jié)果評(píng)價(jià)（1）通過(guò)分析管殼式換熱器殼程傳熱與阻力性能特點(diǎn),說(shuō)明在采用能量系數(shù)Ｋ