【正文】 106小計(jì)107第五章 設(shè)備工藝計(jì)算及選型 T101的設(shè)計(jì)與選型選用板式塔 塔徑的計(jì)算(一)精餾段查得各組分相應(yīng)密度[7]數(shù)據(jù)如表51：表51 T101精餾段各組分?jǐn)?shù)據(jù)表組分T=53℃ P=丙烷異丁烷正丁烷異戊烷合計(jì)氣相摩爾分?jǐn)?shù)，yi100相對分子質(zhì)量，M氣液相平均分子質(zhì)量，M平液相質(zhì)量分?jǐn)?shù)，100液相密度，kg/m3/104104104105103① 液相密度的計(jì)算：=1/= kg/m3②氣相密度[8]的計(jì)算：由于T101操作壓力P3atm，不能直接計(jì)算，需用壓縮因子法求算。提餾段：==空塔氣速：= 4VS/=開孔率：=%由《化工原理課程設(shè)計(jì)》第142頁附十圖查標(biāo)準(zhǔn)系列，%。合適。操作彈性：K=VM/VN =操作彈性均在3～4范圍內(nèi)，符合要求，計(jì)算合理。 (2)浮閥的排列：采用叉排式，等邊三角形排列 邊長取75mm，高隨開孔率變更。因?yàn)镈g=1000mm＞900mm所以，=%＜65%～70%。（5） 液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間t：精餾段：=7701043600/=＞5s提餾段：=＞5s（6）塔板的負(fù)荷性能圖：精餾段：① 過量霧沫夾帶線令= m3/h② 淹塔線：=108=+(―1―)==105=103=(－105Lh2－103 Lh2/3/107)③ 過量漏液線（氣相負(fù)荷下限線）： m3/h④ 降液管超負(fù)荷線（液相負(fù)荷上限線）：取停留時(shí)間t=4s Lh=3600AdHT/t=3600770104⑤ 液相負(fù)荷下限線 Lh==.037= m3/h取數(shù)值，計(jì)算出相應(yīng)的，作出負(fù)荷性能圖。②降液管的面積及寬度查《化工原理課程設(shè)計(jì)》附十圖得到表58：表522 T301降液管標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)直徑，mm堰長，mm寬度，mm板間距，mm降液管面積，cm2Ad/AT，%16008761904501150（二）塔板布置 塔徑=1200mm，采用分塊式塔板。所以選平口堰合適。（4）漏液精餾段：F0=U0= 提餾段： 可見精餾段、提餾段的閥孔動(dòng)能參數(shù)均介于8~17之間，說明漏液在正常操作范圍內(nèi)。提餾段：①干板壓降：同精餾段浮閥全開前： hc1=浮閥全開后： hc2=所以，②液層壓力降：===（+）=(+)=(液柱)③忽略不計(jì)。(3)受液盤為保證側(cè)線采出的連續(xù)均勻，造成良好的正液封，并對改變液體流具有緩沖作用，利于氣泡分離，全塔采用凹型受液盤，且不設(shè)進(jìn)口堰，盤深50mm。精餾段：=， 32=由《化工原理課程設(shè)計(jì)》(237)得到=．所以=所以Foa=()=所以＞，合適。所以，+=（液柱）檢驗(yàn)：1000/13600=＜6mmHg所以，T101提餾段設(shè)計(jì)基本合理。 (1)浮閥的閥型 選用F1型重閥，閥孔徑為φ39mm，閥徑為48mm，質(zhì)量約33g。表332 各塔操作條件匯總表操作參數(shù)T101T201T301T，℃回流404040塔頂534543進(jìn)料8050塔釜1228961P，atm回流塔頂進(jìn)料塔釜R續(xù)表操作參數(shù)T101T201T301N實(shí)際塔板數(shù) 288785精餾段塔板數(shù) 124837提餾段塔板數(shù) 163948第四章 能量衡算 T101能量衡算 焓值計(jì)算表41 T101各組分焓值組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷混合焓值回流40℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%HLD（kJ/kg）塔頂53℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%HIV（kJ/kg）進(jìn)料80℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%HIF（kJ/kg）塔釜122℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%HW（kJ/kg）注：表41中的焓值單位kJ/kg 熱負(fù)荷的計(jì)算(1)計(jì)算冷凝器熱負(fù)荷QCQDQCQVQL圖41 冷凝器熱負(fù)荷計(jì)算圖冷凝器為泡點(diǎn)回流，由物料平衡得：QC=(L+D)(HV1－HLD)=(R+1)D()=(＋1)(－)= ()(2)計(jì)算再沸器熱負(fù)荷QBQWQBQDQCQLQV分布區(qū)Q`圖41 再沸器熱負(fù)荷計(jì)算圖由全塔熱量衡算式：QF+QB=QC+QV+QL+QW即：FHF+QB=DHV+QC+WHW+QL，其中QL=5%max(QB，QC)假設(shè) QL= 則：QB= [D(R+1)Hv+WHw－FHF－RD HLD]/　 　　　=[(+1)+－17083－]/ =由于QBQC，所以假設(shè)成立。利用泡點(diǎn)方程試差法=表322 T201進(jìn)料溫度基本數(shù)據(jù)表組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷=1（40℃）atm（60℃）atm 塔T301物料衡算 清晰分割物料衡算表323 T301清晰分割物料衡算表組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計(jì)進(jìn)料質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%100摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)mol%100塔頂餾出液質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%100摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)mol%100塔釜餾出液質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%100摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)mol%100 確定塔的操作壓力及溫度(一) 確定塔操作壓力取=40℃，塔頂采用冷凝器，查得40℃下，塔頂各組分的飽和蒸汽壓，由=/以及泡點(diǎn)方程=1得=。利用泡點(diǎn)方程試差法=，求。表36 T101回流罐各組分基本數(shù)據(jù)組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷Pi，atm,atm所以，=﹥1atm，所以采用加壓操作。99第二章 工藝流程設(shè)計(jì)工藝流程設(shè)計(jì)是工藝設(shè)計(jì)的核心，在整個(gè)設(shè)計(jì)中，設(shè)備選型、工藝計(jì)算、設(shè)備布置等工作都與工藝流程有直接關(guān)系。與氧化劑接觸發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)甚至引起燃燒。(二)異戊烷中文名稱2，2甲基丁烷。在精餾段，氣相在上升的過程中，氣相輕組分不斷得到精制，在氣相中不斷地增濃，在塔頂獲得輕組分產(chǎn)品。如果把石油按碳原子數(shù)排列起來分成段，第一段就是天然氣，即碳一、碳二；第二段是液化石油氣，即碳三、碳四，這兩段在常溫常壓下呈氣態(tài)，是氣態(tài)輕烴；我們制氣所用的原料主要是油氣田開采過程中以碳五碳六為主的這段伴生副產(chǎn)品，在常溫常壓下呈液態(tài)。除了熱值高、燃燒排放清潔外，與天然氣和液化石油氣相比，其運(yùn)輸、貯存、分銷更為方便安全，不僅可作為居民飲食、洗浴、采暖等各種生活用燃?xì)庠O(shè)施的氣源，也是機(jī)關(guān)、學(xué)校、飯店等公用事業(yè)和玻璃、陶瓷、建材、食品等工業(yè)企業(yè)烹飪、采暖、制冷和生產(chǎn)加熱設(shè)施的理想氣源。使用該方法可免于對所用可能的分離順序進(jìn)行考察，在不作設(shè)計(jì)和設(shè)備費(fèi)估計(jì)的情況下很快地選出較好的分離順序[10]。產(chǎn)品用途：可以作聚乙烯生產(chǎn)中催化劑的溶劑、可發(fā)性聚苯乙烯的發(fā)泡劑、聚氨酯泡沫體系的發(fā)泡劑、脫瀝青溶劑等；其辛烷值高，可用于汽車、飛機(jī)燃料。山東金升有色金屬集團(tuán)公司已將液化石油氣成功地用于德國克虜伯熔煉爐的銅冶煉工藝代替了原煤氣燃燒工藝減少了硫、磷等雜質(zhì)的危害提高了銅材質(zhì)量。 　　 。表37 T101塔頂溫度基本數(shù)據(jù)溫度組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷50℃53℃所以，塔頂溫度取53℃。(二) 計(jì)算塔頂、塔底溫度（1）塔頂溫度由前可知，=,應(yīng)用露點(diǎn)方程=1試差，其中，=/，得到表316。表326 T301塔底各組分基本數(shù)據(jù)組分異戊烷正戊烷異己烷正己烷,atm（60℃）,atm（61℃）所以，=61℃。壓縮因子Z：=， = 表52 精餾段氣相密度基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷合計(jì)yi100Tc，K398Pc，MpaWi由kay式混合規(guī)則：==398K==Tr=(53+)/Tcm=Pr=落在普遍化關(guān)系下方，適用于普遍化壓縮因子由Pr，Tr查《化工熱力學(xué)》[8]P15P16得，Z0=，Z’=，Wr=， Z= Z0+Wr Z’=+=氣相密度：v=PM平/ZRT=()/()=③計(jì)算塔徑：液相摩爾流率：Lm=RD==氣相摩爾流率：Vm=（R+1)D== kmol/h液相體積流率：Lh=LmM/L =氣相體積流率：Vh=VmM/g=由波津法初估塔徑，取安全系數(shù)K=分別取板間距為：450，500，600mm取=450mm： umax = ==取Ks=1，K=則適宜的氣體流通截面上的氣速：un=KKsumax=1=則空塔氣速：u==塔徑：同理可作表：表53 T101精餾段塔徑HT,mumax,m/su,m/sD,m圓整,mD2HT,m3根據(jù)塔體積最小原則選取HT=450mm，D=(二)提餾段 查得各組分相應(yīng)密度數(shù)據(jù)如表54表54 T101提餾段各組分?jǐn)?shù)據(jù)組分T=122℃ P=正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計(jì)氣相摩爾分?jǐn)?shù)，yi100相對分子質(zhì)量，M氣相平均分子量M平液相質(zhì)量分?jǐn)?shù)，100液相密度，kg/m3/106104104104104103① 液相密度的計(jì)算：=1/= kg/m3②氣相密度的計(jì)算：由于T101操作壓力P3atm，需用壓縮因子法求算表55 提餾段氣相密度基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計(jì)xi，yi100Tc,KPc,MpaWiTr=，Pr=查得=， =Z=+==PM平/ZRT=()/()=③計(jì)算塔徑：液相摩爾流率：=V+qF=氣相摩爾流率：==液相體積流率：=ML/L =氣相體積流率：=Mg/g=取HT=450mm：=取Ks=1，K=則適宜的氣體流通截面上的氣速：un=KKsumax=1=則空塔氣速：u==塔徑：：表56 T101提餾段塔徑HT,mumax,m/su,m/sD,m圓整,mD2HT,m3450500600 塔高的計(jì)算(一)有效段高度26=(二)塔釜高度HB ： 取塔釜停留時(shí)間為10分鐘 HB=4/πD2=410()/=進(jìn)料段高度HF=，塔頂高度HD=，塔高：H= HD+HF+HB++= 塔體設(shè)計(jì)(一)溢流裝置(1)板上溢流形式的確定由選擇單溢流Lh 45m3/h，符合要求。浮閥個(gè)數(shù)為32。 提餾段：同理可得= =%，=%所以，=%＜65%～70%，合適。提餾段：① 過量霧沫夾帶線 令F=82%= m3/h②淹塔線 同精餾塔一樣，得到： a=107，b=，c=，d=103Vh=(－Lh2－103Lh2/3/107)③過量漏液線（氣相負(fù)