【正文】 .............................................................. 31 I 年產(chǎn) 5 萬噸氯苯工藝設(shè)計 摘要 :本設(shè)計 提出節(jié)能型苯和氯苯的精餾裝置工藝 ,采用篩板式精餾塔。 設(shè)計中采用 泡點 進料 ,其精餾是利用多次部分汽化和多次部分冷凝分離液體混合物的過程 ,在工業(yè)生產(chǎn)中 ,要求將大量混合液進行較為徹底分離進 ,須采用連續(xù)精餾 ,將原料液經(jīng)原料預(yù)熱器加熱到指定的溫度 ,進入精餾塔的中部 ,在塔內(nèi)進行精餾。本設(shè)計對精餾塔的一些主要設(shè)計參數(shù)進行了演算。 reboiler 。常見的塔設(shè)備中完成的單元操作有：精餾、吸收、解吸、和萃取等。它所好用的剛才重量在各類工藝設(shè)備中也屬較多（見表 ）。泡罩塔結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，但容易操作，自 1854年應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)以后，很快得到 推廣，直到 20世紀(jì) 50年代初，它始終處于主導(dǎo)地位。與此同時，還出現(xiàn)了浮閥塔，它操作容易，結(jié)構(gòu)也比較簡單，同樣得到了廣泛應(yīng)用。 工業(yè)上對塔設(shè)備的主要要求是：（ 1）生產(chǎn)能力大；（ 2）傳熱、傳質(zhì)效率高；（ 3）氣流的摩擦阻力?。唬?4）操作穩(wěn)定，適應(yīng)性強，操作彈性大；（ 5）結(jié)構(gòu)簡單，材料耗用量少；（ 6）制造安裝容易，操作維修方便。 篩板是在塔板上鉆有均布的篩孔，呈正三角形排列。但設(shè)計良好的篩板塔仍具有足夠的操作彈性，對易引起堵塞的物系可采用大孔徑篩板，故近年我國對篩板的應(yīng)用日益增多，所以在本設(shè)計中設(shè)計該種塔型。凝固點 45℃ 。s，表面張力 103N／ m．溶解 度參數(shù) δ＝ 。常溫下不受空氣、潮氣及光的影響，長時間沸騰則脫氯。遇高溫、明火、氧化劑有燃燒爆炸的危險。連續(xù)精餾具有生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點，工業(yè)生產(chǎn)中以連續(xù)精餾為主。工業(yè)上以采用全凝器為主，以便于準(zhǔn)確地控制回流比。本實驗采用的是常壓精餾。 加熱方式的選擇 精餾大多采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器。設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)實際需要選定回流比，也可參考同類生產(chǎn)的經(jīng)驗值選定。其中，浮閥塔是內(nèi)置一定數(shù)量的閥，浮閥可根據(jù)氣體的流量自行調(diào)節(jié)開度，可以避免漏夜降低氣速。 工藝流程及說明 6 原料預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到泡點溫度，然后，原料從進料口進入到精餾塔中。塔里的混合物不斷重復(fù)前面所說的過程，而進料口不斷有新鮮原料的加入。 確定操作的回流比 [7] 將 上 表中數(shù)據(jù)作圖得 y~x 曲線。L,nD,nV,nD,nL,n???????????????????? 求操作線方程 精餾段操作線： xx1R Ry D ?????? 提餾段操作線方程： 0 0 0 7 qqxqqy w39。L,n39。p 取每層塔板壓降為 塔底操作壓力： k P W ???? 加料板： k P 1 0 5p F ???? 平均壓強 ? ? k P 39。M 塔底 ? ? （查平衡曲線） ? ? k g / k m o 1 1 20 1 0 1 0 m,VW ?????? ? ? k g / k m o 1 1 20 0 0 m,LW ?????? 加料板 ,8 9 39。M m,L ??? 平均密度 m39。p39。B ??? 得 3A kg/m75639。 溢流堰長 wl 取 w ???? 溢流堰高 wh owLw hhh ?? 對平直堰 ? ? 3/2whow l/ ? 0 2 8 6 0 0l L wh ??? 。 氣體克服液體表面張力產(chǎn)生的壓降 ?h 3oL ??? ???? ?? ?? 氣體通過篩板的壓降（單板壓降） ph 和 pp? m0 8 5 0 2 3 4 4 9 lcp ??????? ? 0 . 8 k P aP a pLp ???????? （滿足工藝要求） 液面落差的驗算 對于篩板塔，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。 塔板負(fù)荷性能圖 霧沫夾帶線 以 關(guān) 系如下LV求汽 為為kg/ SSV ?? ， fTaL6v hH ?????? ???? ? 式中 ssfT sa VAA Vu ????? ? ?3/2S3/2s3/2wsowwLf 1 8 L3 6 0 010 0 2 8 4 7 lL3 6 0 0E0 0 2 8 4 7 ????????????????????????????????????????? 將已知數(shù)據(jù)代入 上 式 19 4 3 V5 4 ss36v ??????? ???? ?? 3/2ss ?? （ 11） 在操作范圍內(nèi)，任取幾個 sL 值，依式（ 11）算出對應(yīng)的 sV 值列于下表 /sm,L 3s /sm,V 3s 依據(jù)表中數(shù)據(jù)做出霧沫夾帶線（ 2) 液泛線 ? ? dowwpwT hhhhhH ?????? 由 OWWLLlclpdLpd hhh。2s39。2ww39。在操作性能圖上作出操作線，算出操作彈性 m inm a x ?? 由圖看出： ，操作下限由漏液控制； ，液相負(fù)荷下的操作點 A，處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置； 精餾塔的設(shè) 計計算結(jié)果匯總一覽表 精餾塔的設(shè)計計算結(jié)果匯總一覽表 項 目 符 號 單 位 計 算 結(jié) 果 22 精餾段 提餾段 平均壓強 Pm kPa 平均溫度 tm ℃ 平均流量 氣相 sV m3/s 液相 sL m3/s 實際塔板數(shù) 1pN 塊 6 12 板間距 TH m 塔段的有效高度 Z m 2 塔徑 D m 空塔氣速 u m/s 塔板液流型式 單流型 單溢流 溢 流 裝 置 溢流管型式 弓形 弓形 堰長 wl m 堰高 wh m 溢流堰寬度 dW m 底隙高度 oh m 板上清液層高度 Lh m 孔間距 t mm 15 15 孔數(shù) n 個 6876 6876 開孔面積 A0 m2 篩孔氣速 ou m/s 塔板壓降 pp? kPa 23 第 3 章 精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 封頭 以內(nèi)徑為公稱直徑， mm1600DN ? ，查 【 13】 得封頭曲面高度 mm400h1 ? ,直邊高度mm50h2 ? 故 mm450h ?封 塔底空間 塔底空間 39。由于設(shè)置人孔處的板間距較大，應(yīng)等于或大于 600 mm【 14】 ，一般每隔 6～ 8 層塔板設(shè)一人孔。T ? 塔頂空間 mm600HD ? 裙座 裙座高度為 基礎(chǔ)環(huán)尺寸的確定 24 mm130 0300160 0300DD mm190 0300160 0300DD isib isob ????? ????? 塔總體高度設(shè)計 塔總體高度設(shè)計計算公式為 封h2HSHH)318(HH B39。 強制回流時： smu R /~? 取 s/? 則 mm3 . 550 5 63 6 0 0 0 3u3 6 0 0 Mq4dLLLL,nP?????? ???????? ?所以取 進料管 進料管的結(jié)構(gòu)類型有很多，其中直管進料方便，而且阻力小，故采用直管進料。 塔釜出料進再沸器 smuLs /~39。L39。 該塔的進氣 管即為塔底再沸器的出口管。V39。 殼程水蒸氣的定性溫度為 T= 2130130? =130℃ 管程原料的定性溫度 T= 2 ? =℃ 根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。 40 2m 工藝結(jié)構(gòu)尺寸 29 管徑和管內(nèi)流速 選用 ?? 傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速 ?iu sm/ ； 管程數(shù)和傳熱管數(shù) 依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) ?sn ??i2iud4v )3 6 0 (1 8 8 7 4 2 ??? ?37? (根 ) 按單程管計算，所需的傳熱管長度為 ??? sondsL 2 40 ??? m 按單程管設(shè)計，傳熱管過長，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。作為本設(shè)計的主設(shè)備 精餾塔，我選擇的是篩板塔，經(jīng)過精餾氯苯的摩爾含量最終達(dá)到了 %，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。首先，通過這一次的畢 業(yè)設(shè)計，我進一步鞏固和加深了所學(xué)的基本理論、基本概念和基本知識，培養(yǎng)了自己分析和解決與本課程有關(guān)的具體原理所涉及的實際問題的能力。使我們重新復(fù)習(xí)了所學(xué)的專業(yè)課，學(xué)習(xí)了新知識并深入理解，使之應(yīng)用于實踐，將理論知識靈 活化 ，這都將為我以后參加工作實踐有很大的幫助。 31 參考文獻(xiàn) [1]《化學(xué)工程手冊》編輯委員會．化學(xué)工程手冊 — 氣液傳質(zhì)設(shè)備．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， . [2]化工設(shè)備技術(shù)全書 編輯委員會 . 化工設(shè)備全書 — 塔設(shè)備 .上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社， 1998. [3] 路秀林，王者相等．塔設(shè)備．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， . [4]程德林 溶劑手冊 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020. [5] 邵惠鶴 .精餾設(shè)計、操作和控制 .北京 :中國石化出版社 .. [6] 劉光啟，馬連湘等編．化學(xué)化工物性參數(shù)手冊． 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， . [7]天津大學(xué)化工原理教研室 .化工原理課程設(shè)計 [M]，天津：天津大學(xué)出版社， 2020. [8] 張宇 英 , 張克武．分子熱力學(xué)性質(zhì)手冊 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 . . [9] 潘國昌 ,郭慶豐 .化工設(shè)備設(shè)計 .北京： 清華大學(xué)出版社 。 在此次設(shè)計的全過程中，我們達(dá)到了最初的目的，對化工原理有了較深入的認(rèn)識，對化工設(shè)備的設(shè)計方面的知識有了較全面的認(rèn)識，熟悉了板式塔設(shè)計的全過程及工具用書。而且，這次畢業(yè)設(shè)計過程，最終完美的實現(xiàn)了預(yù)期的目的，大家都收益匪淺，也對這次經(jīng)歷難以忘懷。在完成任務(wù)的同時，設(shè)計的精餾塔能耗低、壓降小、操作彈性大，說明此精餾塔是比較令人滿意的。取管心距? ，則： ???? 橫過管束中心線的管數(shù) ?? ?? (根 ) 殼體內(nèi)徑 采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率 ?? ，則殼體內(nèi)徑為： ??? ?? 圓整后可取 350mm. 折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的 25%，則切去的圓缺高度為 5 ??? , 取折流板間距 B=,則 B=?=105mm,可取 B 為 100mm. 折流板數(shù) ?BN ?1折流板間距傳熱管長 5911006000 ?? （塊） 30 折流板圓缺面水平裝配。mt = C? 總傳熱系數(shù) K 管程傳熱系數(shù) ?Reiiiiud?? = 0 00 38 ?? =23537 ?i? )(( R e ) rii Pd ??? ? = ? ???? )1 2 0 0 0 3 8 4 9 (2 3 5 3 7 )Cm/(W ?? 假設(shè)殼程傳熱系數(shù)： ?o? 290 )Cm/(W ?? ?iRs W/Cm2 ?? ?oRs W/Cm2 ?? 管壁的導(dǎo)熱系數(shù) : ?? 45 )Cm/(W ?? ooioioiiio 1RsdbdddRsdd1K???????? =2 9 010 0 0 0 8 5 9 2 2 0 2 0 2 0 2 0 0 1 7 0 2 1??? ????? = 計算傳熱面積 m39。V39。V ?? 則 mm83 00mm2 60 0 55u3 60 0 Mq4d39。L39。Ls ? 則 mm4100 Mq4d39。取 s/ ? 則 mm480 9 23 6 0 0 1 3u3 6 0 0 Mq4dFFFF,nF?????? ???????? ?所以取 塔釜出料管 塔底的液體出料管一般有直管出料和經(jīng)過裙座的彎管出料，本塔的塔徑較大，宜采 26 用直管出料。本塔頂蒸汽出料管為塔頂冷凝器的進口管， 常壓操作 s/m30~15u V ? 取 s/m30uV ? 則