【文章內容簡介】 9。kg/m179。，冷凝熱 r=，沸點為 ℃ 平均溫度差： Δt1==℃ ， Δt2==℃ 可知 Δt1/Δt2≤2，所以 Δtm=（ +） /2=℃ 反應器中共有乙酸乙酯 560L，假設每秒有 1％乙酸乙酯參與回流， 則其蒸汽流量為： Wh=5601031 ％ 103=換熱器的傳熱量為： Q= Whr = = kW 查資料得高溫流體為有機質蒸汽，低溫流體為水時，其總傳熱系數 K0范圍為 2901160 W/（ m2K ） ，取 K0=800 W/（ m2K ） ， 傳熱面積： S =0mKtQΔ = 3?? =2 水的比熱容 Cpc=103J/（ kg℃ ） 可得用水量： Wc =)(Q 21 ttCpc ?= ）（ 253510 10 0018 43. 53?? ? =選用列管尺寸為 φ25，管心距為 32mm 單程管數： n =ρ4Wc2duπ= 2 ??? ?=≈108（根） 單程管長： l′=0′ dnSπ = 48 .8 2?? = 選管長 l=3m， Np=247。3=， 取 Np=2 程 10 則總管數為 n=2n′=2108=216（根 ） 根據 S′=， Np=2， n=216 根， 選用 列管換熱器。 其實際傳熱面積為 ， 有關參數如下： 公稱直徑 DN 600mm 公稱壓力 PN 103kPa 傳熱面積 S 管程數 NP 2 管數 n 216 管長 l 6m 管子規(guī)格 φ 25 管心距 t 32mm 管子排列方式 正三角形 精餾塔的設計 對生產所得的乙酸乙酯進行精餾，由于本操作是按批次進行精餾，故選擇間歇精餾更適合。原料可認為是乙酸乙酯與水的混合物，其組成為 ，餾出液組成為 （維持恒定），當釜液組成達到 時停止操作。 由于乙酸乙酯超出沸點的飽和蒸汽壓不易查找，故根據安東尼方程 [13][14]求得 lgP=AB/(t+C) （ ） 式中： P—物質的蒸氣壓，毫米汞柱； t—溫度，℃ 查《化學工程手冊》可得，乙酸乙酯所對應的常數為： A=， B=， C=。 以 t=80℃ 的情況為例計算， lgP =AB/(t+C) =（ 80+217） = ∴ P= mmHg 1 標準大氣壓（ ） =760mmHg。 故可得 80℃ 下 乙酸乙酯的飽和蒸氣壓為 P1= KPa= KPa 同理可得其他溫度下飽和蒸氣壓值，并查得相應溫度下水的飽和蒸汽壓值，將所得的數據列于表 ： 11 表 乙酸乙酯 水飽和蒸氣壓值 Table Saturation vapor pressure of ethyl acetate water solution 溫度℃ 77 78 80 85 90 95 100 乙酸乙酯 p186。A/kPa 水 p186。B/kPa 利用拉烏爾定律計算氣液平衡數據 以 t=80℃ 為例，計算過程如下： x =（ p p186。A） /（ p186。A p186。B） =（ ） /() = y = p186。A X/p = = 其他溫度下的計算結果列于表 。 表 乙酸乙酯 水汽液平衡數值 Table Vaporliquid equilibrium value of ethyl acetate water solution 溫度 /℃ 77 78 80 85 90 95 100 x 0 y 0 用以上數據繪制 xy相平衡圖。在該圖上可得：當 xWe= 時， yWe=，則 Rmin =（ xD yWe） /（ yWe – xWe） =（ ） /()= 設最終階段操作回流比比最小回流比的 倍， 所以 R = Rmin = = 而 xD/(R+1)=(+1)= 12 圖 理論塔板數的圖解法 Fig The graphic method of theoretical plate number 在圖 上，連點 a（ xD =， yD=）和點 b（在 y 軸上的截距為 ），直線 ab即為操作線。從點 a 開始在平衡線和操作線間繪梯級，直至 xn≤xWe（ ）為止，共需 9 層理論板。 汽化總量 : V=F(xDxF) ???FWexx WWD dxxx R 2)( 1 () 以 xD/（ R+1） 為截距在 xy 圖上作操作線，然后從點 a 開始繪 9 層梯級，最后一級對應的液相組成為 xW，所得結果列于表 中。 根據表 中數據選用梯形公式計算， 即 ??? 2)( 1 WWD dxxx R = （ 2 ? ++++++） = 13 所以 V=2060（ ） = 表 數據一覽表 Table Data sheet xD/（ R+1） R xW （ R+1） /(xDxW)2 備注 xW1= xW2= h=7 ΔxW= 按 1 標準大氣壓算，則其體積為 V1 =1000/103= 設定在 1h內蒸餾完畢，故其體積流率為 VS= =取空塔氣速 u=， 則 D=u4πSV= ??= 取塔徑為 1m，根據參考數值，選擇板間距 HT=， 設定全塔效率 ET=90%， 塔的有效高度 Z=（TTEN 1） HT =（ 90%9 1） = 共設置兩個人孔，每個人孔直徑 450mm，人孔處的板間距設為 HP=600mm。塔頂空間高度 HD=，塔底空間高度 HB=，封頭高度 H1=，裙座高度 H2=。 故板式塔塔高為： H =（ nnP1） HT+ nPHP+HD+HB+H1+H2 14 =（ 1021） +2++++ = 反應釜選型 [1516] 反應釜的選型 反應原料共有乙酸乙酯， 水， K2CO3， N甲基 N乙基氨基甲酰氯。其中乙酸乙酯 560L，水 300L， N甲基 N乙基氨基甲酰氯 52kg，查得其密度 ρ1=103kg/m3， 故可知體積 V1 = 52?= m3 = 故總體積 V′ = 560+300+ = 。 為節(jié)省設備費用，在后面的濃縮過程中仍然采用反應釜進行，濃縮物料的最大體積約為V2 為 900 L，故 仍按 V= 計算。 按裝料系數為 計算，得反應釜的體積： V = = 根據反應釜尺寸 93 標，選用公稱容積為 1500L 的搪玻璃開式反應罐，其部分參數為如表： 表 反應釜參數 Table Parameters of reactor 公稱容積 1500L D2 1679 mm 減速機型號 BLD18 DN 1300 mm D3 30 放料閥規(guī)格 100/50 D0 910 mm D4 655 傳熱面積 D1 1450 mm H 1475 mm 設備總重 2160kg 萃取部分的混合槽與澄清槽的體積 澄清槽 V103 的所裝物料的最大體積同反應釜相同，按裝料系數為 計算，可知 V2 = = 1134L 確定其體積為 1200L。澄清罐 5 的所裝物料的最大體積約為 600L，按裝料系數 ，則其體積為： 15 V = = 750 L 各混合罐體積與澄清槽體積相同。 儲罐的體積 油相儲罐的體積 : V10 = = 1125L 水相儲罐的體積 : V11 = 42136300 ?? = 598L 其中 136 為所加鹽酸的體積， 42 為 NaOH 溶液的體積。 廢油相儲罐的體積 : V9 = 20 020 056 0 ?? =1200L V12 = 202200? =1375L 原料混合罐的體積 : V14 = = 675L V15 = = 60L 各主要管道的設計 進料部分管道 乙酸乙酯：設裝料時間為 3 min， 流量為： V1 = 3/6010540 3? = m3 /h 因為油及粘度大的液體的流速范圍為 m/s,取流速為 1m/s。所以管徑為： d1=36 ???= mm 16 故采用 φ704 mm無縫鋼管 [1112]。 加水 300L：流量為： V2 = 30/3 10300 3? = m3 /h 因為水及低密度液體的流速范圍為 m/s，取流速為 m/s,所以管徑為： d2= ?? ?= mm， 所以采用 φ423 mm 無縫鋼管。 萃取部分管道 （ 1） 混合物從混合槽到澄清槽的管道，取流速為 m/s，其最大體積約為 600L，設 6min轉移完畢， 流量為： V3 = 60/6 10600 3? = m3 /h 所以管徑為： d3= ?? ?= mm， 故采用 φ54 mm 無 縫鋼管 （ 2） 水相從澄清槽轉移到混合槽中的管道，取流速為 m/s, 所以管徑為： d4= ?? ?= mm， 所以采用 φ28 mm 無縫鋼管。 （ 3） 油相從各澄清槽到油相儲罐的管道，取流速為 ，最大體積為 300L，用時 3min，則流量為： 17 V4 = 60/3 10300 3? = m3 /h 所以管徑為： d5= ?? ?= mm 所以采用 mm無縫鋼管。 （ 4） 加乙酸乙酯到混合槽進行萃取的管道，計算過程與 （ 3） 相同，故同樣采用 mm 無縫鋼管。 乙酸乙酯氣體進入冷凝器的管道 則乙酸乙酯氣體的體積流量為： Vs = 通常，氣體的流速范圍為 1030 m/s,取流速為 12 m/s 所以管徑為： d6= ???= mm 故采用 φ32 無縫鋼管。 工藝流程設計說明 在工藝流程設計時，應當結合輸送物料的性質、溫度、壓力，對管道材質進行選擇，若輸送物料無腐蝕性，則選擇普通無縫鋼管，對有腐蝕性的物料選擇不銹鋼管。選擇閥門時，應當按照管道規(guī)格選擇相應的閥門，結合各管道輸送的物料性質，選擇閥門材質，根據其在工藝中作用，選擇閥門種類。 在考慮工藝流程布置時，盡可能按各設備相對位置進行布置，如精餾塔