【正文】 ?? ?? ??? 提餾段 41 . 5 6 4u20 ???? ?? ??? 動能因數(shù)變化不大，仍在 8～ 12 范圍內(nèi)，開孔率 % .0 3 923922 ???? 塔板流體力學(xué)驗算 氣相通過浮閥塔板的壓降 根據(jù) 1cp hhhh ??? ? 計算塔板壓降 求干板阻力， 臨界孔速： 精餾段 s/ 1c0 ? 提餾段 s/ 2c0 ? 閥孔氣速： 精餾段 s/ 1c0 ? 提餾段 s/ 2c0 ? 因為 c00 uu ? ，則 hc 可按Lc ??計算，即 20 精餾段 m0 43 4 L1c ????? 提餾段 2c ? 板上充氣液層阻力 h1 可取充氣系數(shù) 0? =。 霧沫夾帶 當(dāng)氣體上升時霧沫夾帶量 （氣）液 kg/)( V ? 時，泛點率應(yīng)小于 80％。 按泛點率 =80%計算如下 ： hs??????? 整理得 += 或 Vs=— 霧沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個 Lh 值，依上式算出相應(yīng)的 Vs 值列于下表中 表 霧沫夾帶線 Lh/（ m3/s） Vs/（ m3/s） 液泛線 由 dL1cdLpwT hhhhhhh)hH( ????????? 確定液泛線。以 θ=5s 作為液體在降液管中停留時間的下限，則 ? ? s/m0 1 5 9 3TTm a xh ???? 漏液線 對于 F1 型閥，依 5uF v00 ??? 計算，則v05u ?? 又知020s Nud4V ??，即 V20s 5Nd4V ??? 式中 d0、 N、 ρv 均為已知數(shù)，故可由此式求出氣相負(fù)荷 Vs 的下限值，據(jù)此作出與液相流量無關(guān)的水平漏液線。 按照固定的液氣比，由上圖查出塔板的氣相負(fù)荷上限 ? ? s/ 3m a xs ? ，氣相負(fù)荷下限 ? ? s/ 3m ins ? 。℃ ），本設(shè)計取 K=700kcal/（ m2℃ ） 塔頂： ℃ （飽和氣） → ℃ （飽和液） 冷卻水溫度： 20℃ →35 ℃ 逆流操作： Δt1=℃ ,Δt2=℃ ttln ttt2121m ????? ?????℃ 塔頂 Wh==液化潛 熱 ： r=r1+r2=+=熱負(fù)荷 rWQ h?? ==106kJ 傳熱面積： 26m 9 2 6 QA ?????? 設(shè)備型號 G500I1640 再沸器的設(shè)計 選用 150℃ 飽和水蒸汽加熱，傳熱系數(shù)取 K=700kcal/（ m2℃ ） 塔釜： ℃ →130 ℃ ，熱流體溫度 150℃ →150 ℃ 逆流操作： 39。r = 1r + 2r =+=℃ 20ln39。t39。tK 39。℃ ） 水的進(jìn)口溫度為 ?1T 160℃ ，根據(jù) )tt(Cq)TT(Cq 21cc,m21hh,m ??? ， cC =（ kgt2121m ?????????????? 計算 R 和 P 4 2 1 3 11 6 0tt TTR 12 21 ??????? 5 2 6 0 3098tT ttP 11 12 ??????? 由 R 和 P 查 手冊 ， t?? ＝ ，故選用單殼程、偶數(shù)管程可行 。 回流管的選擇 冷凝器安裝在塔頂時，回流液在管道中的流速一般不能過高，否則冷凝器高度也要相應(yīng)提高。 3L W mL W ms ?? ???? 29 出料液在管內(nèi)的流速 u=，則 00 39。 出口蒸汽的體積流率： s/ 6 0 0 )( 6 0 0V R TV 3DDs ?? ????? 出口蒸汽在管內(nèi)的流速 u=18m/s，則 m26 97 s ?????? 按照 GB8163— 87，選擇冷軋無縫鋼管 8273?? 核算 s/ 6 9 7 22s ??????，在 ~，可用。4d s ?????? 按照 GB8163— 87，選擇冷軋無縫鋼管 8273?? 核算 s/ 39。任 何精餾塔的操作情況同時受約素條件的制約，因此，在考慮精餾塔控制方案時，一定要把這些因素考慮進(jìn)去。如果產(chǎn)品質(zhì)量不合格，它的價值就將永遠(yuǎn)低于合格產(chǎn)品。由此可見，除了要考慮使產(chǎn)品符合規(guī)格外，還應(yīng)同時考慮產(chǎn)品的產(chǎn)量和能量消耗。 在一定的純度要求下，增加塔內(nèi)的上升蒸汽是有利于提高產(chǎn)品回收率的；同時也意味著再沸器的能量消耗也要增大。在精餾操作中，質(zhì)量指標(biāo)產(chǎn)品，回收率和能量消耗均是要控制的目標(biāo)。由于塔板上液層增高，氣相通過液層的阻力增大，因而可用測量差 壓的方法檢測塔的液泛現(xiàn)像。再沸器的加熱，受塔壓；同時在沸器兩側(cè)間的溫差不能超過其臨界溫差，否則會導(dǎo)致給熱系數(shù)下降，傳熱量降低。 （ 5）精餾塔的干擾因素 凈流失在一定的物料平衡和能量平衡的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此，一切因素均通過物料平衡影響他的正常操作。 自動控制設(shè)計 由于主要產(chǎn)品是塔底采出液且全部為液相進(jìn)料，實際操作回流比大于最小回流比，所以采用提餾段指標(biāo)的控制方案，以提餾段塔板溫度為被控變量， 加熱蒸汽量為操作量（ VS,），控制 VS,用定值控制來保持塔頂回流量 LS恒定 。 32 第 5 章 廠區(qū)布置 概述 在廠址選擇后，化工廠的總平面布置圖設(shè)計的基本任務(wù)是結(jié)合廠區(qū)的各種自然條件和外部條件，確定生產(chǎn)過程中各種對象在廠區(qū)中的 位置，以獲得最合理的物料和人員的流動路線，創(chuàng)造協(xié)調(diào)而又合理的生產(chǎn)和生活環(huán)境，組織全廠構(gòu)成一個能高度發(fā)揮效益的生產(chǎn)整體。貨運(yùn)量大，車輛往返頻繁的設(shè)施宜靠近廠區(qū)邊緣地段； 廠區(qū)布置還要求廠容整齊，廠區(qū)環(huán)境優(yōu)美，布置緊湊，用地節(jié)約。 （ 4） 滿足施工和安裝的作業(yè)要求 工廠布置應(yīng)考慮大型設(shè)備的吊裝，廠內(nèi)道路的路面結(jié)構(gòu)和載荷標(biāo)準(zhǔn)等應(yīng)滿足施工安裝的要求。 綜合考慮廠區(qū)布置如下： 圖 廠區(qū)布置圖 34 結(jié) 論 針對雙氧水催化氧化環(huán)己烯合成環(huán) 氧環(huán)己烷的反應(yīng)產(chǎn)物，提出了采用常壓精餾工藝分離精制環(huán)氧環(huán)己烷，并自行設(shè)計了精餾塔及相關(guān)設(shè)備。 （ 1） 本設(shè)計采用泡點進(jìn)料。 35 參考文獻(xiàn) [1]王亞新，張結(jié)實 .環(huán)氧環(huán)己烷的市場分析與應(yīng)用前景 [J].化工新型材料， 20xx， 36（ 6） ： 1920. 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[8]王開云，張建國 .高純環(huán)氧環(huán)己烷的精制工。 （ 3） 設(shè)計的精餾塔塔徑為 ， 有效高度為 ， 塔板采用分塊式塔板和單溢流弓形降液管，板間距為 。 本設(shè)計 中涉及到數(shù)據(jù)均是經(jīng)過查詢相關(guān)技術(shù)手冊和嚴(yán)密考證得到，計算中的估算數(shù)據(jù)也是經(jīng)過試差得到，計算過程嚴(yán)謹(jǐn)，能夠達(dá)到環(huán)氧環(huán)己烷精制工段工藝設(shè)計的要求，最終使純度達(dá)到 98％ 。 （ 6） 滿足豎向布置的要求 豎向布置主要滿足生產(chǎn)工藝布置和運(yùn)輸，裝卸對高程的要求。 33 （ 3） 滿足有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 總平面布置圖的設(shè)計應(yīng)滿足有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范?？倛D設(shè)計時要結(jié)合建廠地區(qū)的具體條件，按照原料進(jìn)廠到成品出廠的整個生產(chǎn)工藝過程，經(jīng)濟(jì)合理地布置廠區(qū)內(nèi)的建、構(gòu)筑物，搞好平面和豎向的關(guān)系；組織好廠內(nèi)外交通運(yùn)輸?shù)?，以達(dá)到工藝流程合理、總體布置緊湊、投資節(jié)省、用地節(jié)約、建成后能較快投產(chǎn)的目的。 在塔頂設(shè)有壓力控制系統(tǒng)，以維持塔壓恒定 。影響能量平衡的因素主要是進(jìn)料溫度或熱焓的變化，再沸器加熱量和冷凝器冷卻量的變化，此外還有塔的環(huán)境溫度等變化。而在介質(zhì)條件不變時，又與塔的操作壓力有關(guān)；同時餾出產(chǎn)品組分的變化也將影響到冷凝器的冷卻能力限制。每個精餾塔都存在著一個最大操作壓力限制，超過這個壓力，塔的安全就沒有保障。 （ 4）約束條件 為保證正常操作，需規(guī)定某些參數(shù)的極限值，并作為約束條件。 在單位進(jìn)料量的能耗增加到一定數(shù)值后，再繼續(xù)增加塔內(nèi)的上升蒸汽，則產(chǎn)品回收率就增長不多了。 產(chǎn)品的回收率定義為產(chǎn)品量與進(jìn)料中該產(chǎn)品組分量之比。由于質(zhì)量超過規(guī)定，產(chǎn)品的價值并不因此而增加；而產(chǎn)品產(chǎn)量卻可能下降，同時操作成本，主要是能量消耗會增加很多。一般應(yīng)是塔頂或塔底產(chǎn)品之一達(dá)到規(guī)定的純度，要求另一個產(chǎn)品也應(yīng)該維持在規(guī)定的范圍之內(nèi)，或者塔頂和塔底的產(chǎn)品均應(yīng)保證一定的純度要求。 30 第 4 章 自動控制系統(tǒng) 自動控制概述及要求 要對精餾塔實施有效的自動控制，必須首先了解精餾塔的控制目標(biāo)。VV39。L4u 22s ??????，在 ~，可用。 塔釜出液管的選擇 出料液的體積流率： s/ ML39。采用此換熱器，則要求過程的總傳熱系數(shù)為 )m/( 10580tS QK 23m ℃實需 ??????? 法蘭的設(shè)計 由于常壓操作，所有法蘭均采用標(biāo)準(zhǔn)管法蘭，平焊法蘭，由不同的公稱直徑選用相應(yīng)法蘭。 熱負(fù)荷的計算 Q=qm,hCc（ t1－ t2） =（ 98－ 30） =580kJ 傳熱溫度差計算 依照前言中的加熱方案，該原料預(yù)熱器擬采用 U 形管式換熱器。A ?????? 設(shè)備型號： Gr39。tln39。t2? =℃ 塔釜 39?！?） =2926J/（ m2℃ ） =2926J/（ m2/m 指相鄰兩橫排的中心線距離 單板壓降 Δp/Pa 414 液體在降液管內(nèi)停留時間 θ/s 26 降液管內(nèi)清液層高度 Hd/m 泛點率 /％ 氣相負(fù)荷上限（ Vs） max 霧沫夾帶控制 氣相負(fù)荷下限（ Vs） min 漏液控制 操作彈性 附屬設(shè)備的設(shè)計 全凝器的設(shè)計 有 機(jī) 物蒸 汽冷 凝 器設(shè) 計選 用的 總 體傳 熱系 數(shù) 一般 范圍 為 500 ～ 1500kcal/（ m2 ? ? 0 L3 60 0E1 00 32Wm inh ??????? 取 E=1，則 ? ? s/m0 0 0 8 9 6 0 1 0 0 00 0 6 0 1 0 0 00 0 323W23m i nh ???????? ????????? ??? 012340 Lh/(m3/s)Vs/(m3/s)霧沫夾帶線液泛線液相負(fù)荷上限漏液線液相負(fù)荷下限操作點線性 ( 霧沫夾帶線)線性 ( 液泛線) 圖 塔板性能負(fù)荷圖 由以上計算可以看出： 在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點，處在適宜操作區(qū)域內(nèi)的適中位置。因此，可將上式簡化，得 32h2h2s ??? 在操作范圍內(nèi)取若干個 Lh 值，依上式算出相應(yīng)的 Vs 值列于下表 表 液泛線 Lh/（ m3/s） Vs/（ m3/s） 液相負(fù)荷上限 液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時間不低于 3~5s。 板上液體流徑長度 ZL（ m）： ZL= 板上液流面積 Ab（ 2m ）： Ab= 根據(jù) %1 0 0AKC bFLhVLVs1 ????? ?? 計算泛點率 1F ： 精餾段 %%100%100AKCFbFLVLVs1????????????????? 提餾段 %%100%100AKCFbFLVLVs2????????????????? 又有 精餾段 %%1 0 0 2 0 1 2 6 %1 0 0VFTFVLVs1?????????????? 22 提餾段 %%100%100VFT