【正文】 其他各塔冷凝器的簡(jiǎn)單選型 T0401塔塔頂冷凝器的簡(jiǎn)單選型由PRO/Ⅱ模擬：混合氣體（殼程） ℃℃水（管程） 55℃25℃按熱量衡算有：本設(shè)計(jì)固定管板式列管換熱器。折流板數(shù) 換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力 管程流體阻力由，絕對(duì)粗糙度,查得，查莫狄圖，得流速，所以 1． 經(jīng)直管引起的壓力降 2． 經(jīng)彎管引起的壓力降 3． 總壓力降列管換熱器的設(shè)計(jì)必須滿足工藝上提出的壓強(qiáng)降要求。計(jì)算所需傳熱面積A：所選換熱器的實(shí)際傳熱面積為： 核算結(jié)果表明，%的裕度，查閱相關(guān)文獻(xiàn)[17]，裕度通常為10%~15%。選擇φ252mm的換熱管則：，b=。故本設(shè)計(jì)固定管板式列管換熱器。51 兩流體在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)流體物性溫度t（℃）密度ρ（kg/m3）粘度μ（mPa則,本次取.由，精餾段填料層高度為提餾段填料層高度為其中：—理論板數(shù)—傳質(zhì)單元數(shù)，m。考慮到再沸器，取裙座高。 （5）進(jìn)料板處板間距：考慮在進(jìn)口處安裝防沖設(shè)施，取進(jìn)料板處板間距。則封頭高度。設(shè)計(jì)取分段高度為6m，故精餾段分4段，提餾段分4段。 塔高度的計(jì)算填料共分為4段，由塔頂至塔底總高為23m；再分布器共4個(gè)，總高度為；人孔共4個(gè)，總高度為；封頭：塔頂空間（包括一個(gè)人孔、一個(gè)再分布器和一個(gè)除沫器）：塔底空間（包括一個(gè)人孔）：2m裙座高度：則塔的總高度： 其他各塔塔高的確定 T0401塔高的確定該塔為填料塔，由PRO/II模擬結(jié)果可知，塔板總數(shù)為79（不包含冷凝器與再沸器），進(jìn)料板為第39塊塔板。（3）絲網(wǎng)層除沫器。它能除去50μm以上的霧滴，壓力降一般為。設(shè)計(jì)采用溢流分布器。 液體分布器按照布液作用的原理，液體分布器可分為靠壓差分布的多孔型和靠重力分布的溢流型兩大類。其型式分柵條壓板和絲網(wǎng)壓板等。（1）填料壓板。填料的支撐裝置選用柵板式支撐板，柵板分成四塊。柵板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自由截面積較大、金屬耗用量較少，所以柵板型支承板較多用，以防止填料掉落。表33 各塔塔徑一覽表塔編號(hào)塔徑/mmT04014600T04021000T04033000T0404600第 4 章 T0403附屬內(nèi)件的選型和計(jì)算 填料支承板填料支承板用于支承填料層及其持液的重量，為使其氣、液兩相流體順利通過(guò)，其開(kāi)孔率要大于填料層的空隙率，以防止在此發(fā)生液泛。 填料層壓降計(jì)算對(duì)250Y金屬孔板波紋填料，每米填料層壓降為精餾段填料層壓降為：提餾段填料層壓降為：填料層總壓降為： 其他各塔塔徑的確定使用PRO/II中對(duì)手工計(jì)算的T0403塔徑進(jìn)行校核。 液體噴淋密度及空塔氣速的核算計(jì)算公式精餾段液體噴淋密度為精餾段空塔氣速為提餾段液體噴淋密度為提餾段空塔氣速為 填料層高度的計(jì)算填料層高度的計(jì)算采用理論板當(dāng)量高度法。 塔徑的計(jì)算與選擇（1）精餾段液相質(zhì)量流量：氣相質(zhì)量流量：采用金屬孔板波紋250Y填料，查柴誠(chéng)敬著《化工原理》下冊(cè)，附錄二、2，得相關(guān)數(shù)據(jù)如下：比表面積，空隙率； 填料的泛點(diǎn)氣速可由貝恩（Bain）霍根（Hougen）關(guān)聯(lián)式計(jì)算：解得：以上式中：—泛點(diǎn)氣速，m/s；g—重力加速度，；at—填料總比表面積，m2/m3；ε—填料層空隙率，m3/m3；、—?dú)庀唷⒁合嗝芏?，kg/m3；—液體黏度，mPa因此大體來(lái)說(shuō)，各公司相近型號(hào)的金屬孔板波紋填料的性能基本一樣。金屬孔板波紋填料，例如麥勒帕克（Mellapak）是瑞士Sulzer公司產(chǎn)品，有12種規(guī)格，弗萊克西帕克（Flaxipak）的美國(guó)Koch公司買Sulzer公司Mellapak制造權(quán)的產(chǎn)品；吉姆帕克（Gempak）是美國(guó)Glitsh公司于1982年開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品共有5種規(guī)格。塔填料按其自身結(jié)構(gòu)和使用方式可分成散裝填料和規(guī)整填料兩大類。表31 T0403精餾段、提餾段相關(guān)數(shù)據(jù)匯總表精餾段提餾段溫度K壓力KPa氣相平均分子質(zhì)量kg/kmol液相平均分子質(zhì)量kg/kmol氣相平均密度kg/m3液相平均密度kg/m3液相平均表面張力mN/m液相平均黏度mPas氣相摩爾流率kmol/h液相摩爾流率kmol/h氣相體積流率m3/s液相體積流率m3/s氣相質(zhì)量流率kg/h液相質(zhì)量流率kg/h2968845197 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 填料的選擇塔填料是填料塔的核心內(nèi)件。（1）0℃時(shí)塔頂氣體上升的焓：塔頂以0℃為基準(zhǔn)： 由PROⅡ模擬的輸出結(jié)果：進(jìn)入冷凝器的蒸汽量（2）回流液的焓：認(rèn)為泡點(diǎn)回流進(jìn)行計(jì)算，回流溫度由PROⅡ模擬的輸出結(jié)果：（3）塔頂流出液的焓因流出口與回流口組成可認(rèn)為一樣，則平均摩爾熱容相等，所以有：（4）冷凝器消耗的焓 （5） 進(jìn)料口的焓： （6）塔底殘液的焓：（7）再沸器提供的焓：塔釜熱損失為10%，則。 溫度壓力的確定以T0403為例，進(jìn)行熱量衡算。：塔底殘液的焓。：回流液的焓。熱量衡算是能量衡算的一種，在能量衡算中占有主要地位。各項(xiàng)條件均滿足設(shè)計(jì)要求。T0401的物料衡算結(jié)果見(jiàn)表12~14。（3）乙苯/苯乙烯塔頂壓力乙苯/。PRO/II適用于：油/氣加工、煉油、化工、化學(xué)、工程和建筑、聚合物、精細(xì)化工/制藥等行業(yè)，主要用來(lái)模擬設(shè)計(jì)新工藝、評(píng)估改變的裝置配置、改進(jìn)現(xiàn)有裝置、依據(jù)環(huán)境規(guī)則進(jìn)行評(píng)估和證明、消除裝置工藝瓶頸、優(yōu)化和改進(jìn)裝置產(chǎn)量和效益等[13]。物料平衡方程基本表達(dá)式為：∑F0=∑D+A+∑B式中：F0—輸入體系的物料質(zhì)量；D—離開(kāi)體系的物料質(zhì)量；A—體系內(nèi)積累的物料質(zhì)量；B—過(guò)程損失的物料質(zhì)量。為進(jìn)行能量衡算，設(shè)備選型或工藝設(shè)計(jì)，確定原料消耗定額等提供依據(jù)。物料衡算是三算中最基本的，因此進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，首先要進(jìn)行物料衡算，物料衡算的理論依據(jù)是質(zhì)量守恒。Design I 目　　錄摘　　要 IAbstract II第一篇 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1第 1 章 精餾的原理概述 1 精餾原理 1 減壓精餾 1 苯乙烯的精餾技術(shù) 2第 2 章 苯乙烯產(chǎn)品介紹 4 苯乙烯的用途 4 苯乙烯的性質(zhì) 4 應(yīng)急處置 5 苯乙烯的貯存 6 管理信息 6 危險(xiǎn)特性 7第 3 章 苯乙烯的生產(chǎn)技術(shù) 8 生產(chǎn)技術(shù)概述 8 苯乙烯的生產(chǎn)技術(shù)及進(jìn)展 8 乙苯脫氫法 8 環(huán)氧丙烷—苯乙烯聯(lián)產(chǎn)法 10 熱解汽油抽提蒸餾回收法 10 丁二烯合成法 11 其他生產(chǎn)方法 11 小結(jié) 11第 4 章 苯乙烯的供需現(xiàn)狀 13 國(guó)內(nèi)外苯乙烯生產(chǎn)情況 13 13 14 國(guó)內(nèi)外苯乙烯市場(chǎng)需求情況 16 16 16第 5 章 苯乙烯的發(fā)展前景及建議 18 苯乙烯的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和前景 18 苯乙烯的發(fā)展建議 18第 6 章 工藝流程論述 20 苯乙烯的生產(chǎn)原理 20 工藝過(guò)程的確立 20 苯乙烯精餾工藝流程 21 主要工藝流程圖（PRO/II模擬） 22第 7 章 儀表及自控 23 精餾過(guò)程的操作分析 23 乙苯/苯乙烯分離塔（T0401）的主要儀表及自控 25 乙苯回收塔（T0402）的主要儀表及自控 25 苯乙烯塔（T0403）的主要儀表及自控 26 苯/甲苯分離塔（T0404）的主要儀表及自控 27 緊急停車 28第 8 章 生產(chǎn)工藝中的三廢 29 工業(yè)三廢概述 29 廢水、廢氣、廢渣來(lái)源 29 三廢的處理及綜合利用 29第 9 章 廠址選擇 32第 10 章 公用工程指標(biāo) 33第二篇 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 35第 1 章 物料衡算 36 物料衡算概述 36 計(jì)算依據(jù) 36 PRO/II在化工設(shè)計(jì)及模擬中的應(yīng)用 37 設(shè)計(jì)要求 37 模擬結(jié)果匯總 38 熱量衡算概述 41 計(jì)算依據(jù) 41 溫度壓力的確定 42 熱量衡算 42第 3 章 T0403設(shè)備計(jì)算 45 物性參數(shù)計(jì)算 45 溫度壓力的確定 45 平均相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算 45 平均密度的計(jì)算 45 液相平均表面張力的計(jì)算 46 液相平均黏度的計(jì)算 46 汽液負(fù)荷計(jì)算 46 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 47 填料的選擇 47 塔徑的計(jì)算與選擇 48 液體噴淋密度及空塔氣速的核算 49 填料層高度的計(jì)算 50 填料層壓降計(jì)算 50 其他各塔塔徑的確定 50第 4 章 T0403附屬內(nèi)件的選型和計(jì)算 52 填料支承板 52 床層限制板 52 液體分布器 53 除沫器 53 塔高度的計(jì)算 53 其他各塔塔高的確定 54 T0401塔高的確定 54 T0402塔高的確定 54 T0404塔高的確定 56第 5 章 T0403塔塔頂冷凝器計(jì)算 57 確定流體流動(dòng)的空間 57 計(jì)算傳熱負(fù)荷Q 57 選擇列管換熱器形式 57 估計(jì)傳熱面積 58 校核傳熱面積 58 冷凝傳熱系數(shù) 58 冷卻水側(cè)傳熱系數(shù) 58 總傳熱系數(shù)U計(jì)算 59 折流板 59 換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力 60 管程流體阻力 60 殼程流動(dòng)阻力 61 其他各塔冷凝器的簡(jiǎn)單選型 61 T0401塔塔頂冷凝器的簡(jiǎn)單選型 61 T0402塔塔頂冷凝器的簡(jiǎn)單選型 62 T0404塔塔頂冷凝器的簡(jiǎn)單選型 63第 6 章 塔底再沸器的計(jì)算與選型 65 T0401塔底再沸器的計(jì)算與選型 65 T0402塔底再沸器的計(jì)算與選型 65 T0403塔底再沸器的計(jì)算與選型 66 T0404塔底再沸器的計(jì)算與選型 67第 7 章 進(jìn)料泵的設(shè)計(jì)與選型 69 泵吸入與排出管線流速 69 管路阻力系數(shù)的計(jì)算 70 進(jìn)料泵的選型 70第 8 章 塔頂回流罐的選型 72 T0401塔頂回流罐的選型 72 T0402塔頂回流罐的選型 72 T0403塔頂回流罐的選型 72 T0404塔頂回流罐的選型 72第 9 章 塔接管的選型 74 T0401塔接管的選型 74 T0401塔進(jìn)料管 74 T0401塔回流管 74 T0401塔塔底出料管 74 T0401塔塔頂蒸汽出料管 74 T0401塔塔底蒸汽進(jìn)氣管 75 T0402塔接管的選型 75 T0402塔進(jìn)料管 75 T0402塔回流管 75 T0402塔塔底出料管 75 T0402塔塔頂蒸汽出料管 76 T0402塔塔底蒸汽進(jìn)氣管 76 T0403塔接管的選型 76 T0403塔進(jìn)料管 76 T0403塔回流管 76 T0403塔塔底出料管 77 T0403塔塔頂蒸汽出料管 77 T0403塔塔底蒸汽進(jìn)氣管 77 T0404塔接管的選型 77 T0404塔進(jìn)料管 77 T0404塔回流管 77 T0404塔塔底出料管 78 T0404塔塔頂蒸汽出料管 78 T0404塔塔底蒸汽進(jìn)氣管 78第 10 章 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 79 化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的意義 79 技術(shù)指標(biāo)及基本參數(shù) 79 經(jīng)濟(jì)分析 84結(jié)　　論 87參 考 文 獻(xiàn) 88附錄A 相關(guān)參數(shù)的PRO/II模擬結(jié)果匯總 89附錄B 熱力學(xué)計(jì)算包使用方法及計(jì)算原理 94 熱力學(xué)計(jì)算包的使用方法 94 熱力學(xué)計(jì)算包的計(jì)算原理 96附錄C 主要符號(hào)說(shuō)明 98附錄D 主要設(shè)備一覽表 99致　　謝 103 3 第二篇 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)第 1 章 物料衡算 物料衡算概述物料衡算是化工設(shè)計(jì)計(jì)算中最基本、最重要的內(nèi)容之一。繪制了帶控制點(diǎn)的工藝流程圖，物料平衡圖，設(shè)備布置圖及管道布置圖。摘　　要本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是年產(chǎn)12萬(wàn)噸苯乙烯減壓精餾系統(tǒng)模擬計(jì)算及工藝設(shè)計(jì)，采用連續(xù)精餾的方式，使用四個(gè)精餾塔，%產(chǎn)品苯乙烯以及乙苯、苯、甲苯和焦油等重組分。對(duì)塔頂冷凝器，進(jìn)料泵，回流罐，塔接管等進(jìn)行了計(jì)算選型和設(shè)計(jì)。 Distillation。隨著世界工業(yè)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)過(guò)程變得越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)于衡量生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性，合理性等問(wèn)題，便成為組織生產(chǎn)中的重要問(wèn)題，化工產(chǎn)品的生產(chǎn)也是如此，生產(chǎn)過(guò)程的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，例如產(chǎn)品產(chǎn)量，原料消耗量，公用工程的水、電、氣的消耗量，聯(lián)產(chǎn)品和副產(chǎn)品的數(shù)量等都是十分重要的工藝指標(biāo)，為了衡量其先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、合理性，就要進(jìn)行化工生產(chǎn)中的局部或全部的物料衡算和熱量衡算。物料衡算采用的是定量的方法，計(jì)算出流程中計(jì)入與離開(kāi)每一過(guò)程或設(shè)備的各物