【文章內(nèi)容簡介】 距進料板處板間距 塔底空間高度封頭 裙座N=108 S=19取 塔體總高： 流體力學校核取堰長出口堰高降液管底隙高度篩孔孔間距參考《化工原理》下P128式1024開孔率篩孔數(shù)篩孔氣速 板壓降校核 （a） 干板壓降 取板厚δ=3mm δ/=3/6= 查《化工原理》下冊P132圖1045得= u0= 所以（b）板上液層阻力 參考《化工原理》下冊P132式1031 參考《化工原理》下冊P133式1034 查《化工原理》下冊P134圖1048得E= 所以m 查《化工原理》下冊圖1046得液層充氣系數(shù)= 板壓降 本設(shè)計為常壓塔，對板壓降無特殊要求，所以合適 液沫夾帶量的校核 參考《化工原理課程設(shè)計》P113式336 ：液沫夾帶量（kg液/kg氣） ：塔板上鼓泡層的高度 根據(jù)經(jīng)驗， 滿足要求 溢流液泛條件校核參考《化工原理》下P133式1033 ：發(fā)泡系數(shù)，一般物系中=參考《化工原理》下P111式108降液管內(nèi)的清液高度為已知 參考《化工原理》下P134式1038降液管阻力滿足條件，不會發(fā)生溢流液泛 液體在降液管內(nèi)停留時間的校核參考《化工原理》下P134式1039滿足條件，不會發(fā)生嚴重的氣泡夾帶 漏液點校核參考《化工原理課程設(shè)計》P114式33參考《化工原理課程設(shè)計》P114式338實際孔速穩(wěn)定系數(shù)表明塔板具有足夠的彈性。5 苯乙烯塔工藝 苯乙烯塔溫度的計算 T102塔頂溫度計計算，氣相組成見表51表51 T102塔頂氣相組成序號組份mol%1乙苯 2阻聚劑3苯乙烯取溫度為140℃計算，塔頂各組分的氣相分壓見表52表52 140℃時塔頂氣相分壓摩爾分數(shù)xi飽和蒸汽壓/KpaKiKixi乙苯苯乙烯阻聚劑0求和取溫度為150℃計算，塔頂各組分的氣相分壓表53表53 150℃時塔頂各組分分壓摩爾分數(shù)xi飽和蒸汽壓/KpaKiKixi乙苯苯乙烯阻聚劑0求和數(shù)據(jù)來源于《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》因為yi/Ki=1介于140℃和150℃之間假設(shè)各物質(zhì)在140℃150℃的飽和蒸汽壓隨溫度變化為線性變化（內(nèi)插法）則1℃對應(yīng)于Kixi的變化為：（－）247。10=所以相對于140℃而言溫度變化為：（1－）247。=塔頂溫度TD=140＋= T102塔釜溫度計算 本次設(shè)計中，為了便于計算，采用多設(shè)計一塊理論板，而不再將再沸器看做一塊理論板計算，即假定再沸器只提供熱量使液體氣化，而不再改變相平衡。，氣相組成見表54表54 T102塔釜氣相組成序號組份mol%1苯乙烯2焦油3阻聚劑取溫度為330℃計算,各組分xi見表55表55 330℃時塔釜各組分xi摩爾分數(shù)yi飽和蒸汽壓/KPaKiyi/Ki苯乙烯焦油阻聚劑求和取溫度為340℃計算，各組分xi見表56表56 340℃時塔釜各組分xi摩爾分數(shù)yi飽和蒸汽壓/KPaKiyi/Ki苯乙烯焦油阻聚劑求和因為yi/Ki=1介于330℃和340℃之間假設(shè)各物質(zhì)在330℃340℃的飽和蒸汽壓隨溫度變化為線性變化（內(nèi)插法）則1℃對應(yīng)于yi/Ki的變化為：(－)247。10=所以相對于330℃而言溫度變化為：(－1)247。=塔釜溫度Tw=330＋= 回流比的計算塔頂TD=℃，通過內(nèi)插法計算塔頂各組分的飽和蒸汽壓，查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》T102塔頂T=℃時各組分的相對揮發(fā)度見表57表57 T102塔頂各組分的相對揮發(fā)度飽和蒸汽壓/Kpa相對揮發(fā)度a乙苯苯乙烯阻聚劑T102塔釜T=℃時各組分的相對揮發(fā)度，見表58表58 T102塔釜各組分的相對揮發(fā)度飽和蒸汽壓/KPa相對揮發(fā)度a苯乙烯焦油阻聚劑全塔乙苯的相對揮發(fā)度ɑ苯乙烯==所以對于全塔而言相對揮發(fā)度見表59表59 T102全塔相對揮發(fā)度序號分子式進料摩爾分數(shù)xF塔頂摩爾分數(shù)xD塔底摩爾分數(shù)xW相對揮發(fā)度a1乙苯2苯乙烯3焦油4阻聚劑參考《化工原理》下P96的最小回流比的計算公式：其中進料狀態(tài)取為泡點進料，所以q=1取不同的θ值代入公式（1）用excel表格進行試差計算，見表510表510 θ值的試差計算Θa1xf1/(a1θ)a2xf2/(a2θ)a3xf3/(a3θ)a4xf4/(a4θ)求和 4 2 1 所以θ=，代入公式（2）中 理論板的計算參考《化工原理》下，P97理論板數(shù)的捷算公式：其中，l代表輕關(guān)鍵組分，h代表重關(guān)鍵組分代入數(shù)據(jù)查《化工原理》下，P74所以理論板的計算公式為：代入數(shù)據(jù) N=所以理論板取為14塊板查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》，℃時塔頂?shù)囊后w粘度uLuL=＋＋=*s同理，℃時塔釜的液體粘度uLuL=＋＋=*s所以，全塔粘度mPs查《化工原理》下冊，P118，圖1019精餾塔全塔效率關(guān)聯(lián)圖得，=46%實際板數(shù)：塊取塔板數(shù)N=31塊 加料板位置的確定查《化工原理》下，P98代入數(shù)據(jù)得 Nminl=又因為所以Nl=理論加料板取為第4塊實際：，即進料板為第8塊板。 塔徑的計算 進料溫度的計算根據(jù)工藝要求，進料選取進料為常壓下的泡點進料，參考《化工原理》下，P92的泡點溫度計算公式：通過試差計算，℃。 計算塔頂?shù)奈镔|(zhì)物性查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》塔頂在T=℃下的物性見表511表511 塔頂各組分的物性分子式相對分子質(zhì)量mol%液體密度g/cm3液體粘度mPa*s表面張力mN/m乙苯苯乙烯阻聚劑塔頂?shù)钠骄鄬Ψ肿淤|(zhì)量MDMD=+＋=塔頂?shù)臍庀嗝芏萈V塔頂?shù)囊合嗝芏萈L、PL=（＋＋）1000=塔頂?shù)囊后w粘度uLuL=＋＋=*s塔頂?shù)臍怏w流量WVV=(R+1)D=(+1)=WV=VMD==塔頂?shù)囊后w流量WLL=RD==WL=LMD==＋＋=塔頂?shù)奈镔|(zhì)性質(zhì)匯總，見表512表512 塔頂物質(zhì)性質(zhì)匯總相對分子質(zhì)量g/mol氣體密度PV/（kg/m3)液體密度PL/（kg/m3)液體粘度UL/(mPa*m)氣體流量WV/(kg/h)液體流量WL/(kg/h)表面張力mN/m 計算塔釜的物質(zhì)物性查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》得，塔釜在T=℃下的物性見表513表513 塔釜各物質(zhì)的物性分子式Mol%相對分子質(zhì)量液體密度g/cm3液體粘度mPa*s表面張力mN/m苯乙烯焦油阻聚劑塔釜的平均相對分子質(zhì)量MWMW=＋＋=塔釜的氣相密度PV塔釜的液相密度PL、PL=(++）1000=塔釜的液體粘度uLuL=＋＋=*s塔釜的氣體流量WVV39。=(R+1)D=(+1)=WV=V39。MW==塔釜的液體流量WLL39。=RD+F=+=ML=L39。==＋＋=塔釜的物質(zhì)性質(zhì)匯總，見表514表514 塔釜的物質(zhì)性質(zhì)匯總相對分子質(zhì)量g/mol氣體密度PV/（kg/m3)液體密度PL/（kg/m3)液體粘度UL/(mPa*m)氣體流量WV/(kg/h)液體流量WL/(kg/h)表面張力mN/m 全塔的物質(zhì)物性全塔的氣相密度全塔的液相密度全塔的液體粘度全塔的氣體流量全塔的液體流量全塔的物質(zhì)性質(zhì)匯總，見表515表515 全塔的物質(zhì)性質(zhì)匯總氣體密度PV/（kg/m3)液體密度PL/（kg/m3)液體粘度UL/(mPa*s)氣體流量WV/(kg/h)液體流量WL/(kg/h)表面張力mN/m 空塔氣速計算精餾段的氣、液相體積流率為 取板間距HT=，查《化工原理》下冊P129圖1042，得 = mN/m單流塔板取堰長lw=查《化工原理》下冊P127圖1040弓形降液管的寬度與面積 按標準塔徑園整后為 D=塔板面積 溢流管面積 氣體通過有效面積根據(jù)氣體通過面積計算流速校驗實際泛點百分率 塔高計算實際塔板數(shù) 人孔數(shù)塔頂空間高度 設(shè)人孔處的板間距進料板處板間距 塔頂空間高度封頭 裙座N=31 S=5取 塔體總高：6 能量衡算 反應(yīng)器R101的熱負荷以25℃為基準，進料溫度為600℃。查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》、《物理化學（下）》進料各物質(zhì)的屬性，見表61表61 各組分的比熱容組份進料流量kmol/h出料流量kmol/h(300k)比熱榕Cp/(kJ/kmol*k)(600k)比熱榕Cp/(kJ/kmol*k)乙苯甲烷水蒸汽苯乙烯0乙烯0苯0甲苯0氫氣0原料帶入熱量：產(chǎn)品帶出熱量：主反應(yīng)：C6H5CH2CH3 →C6H5C2H3+ H2 副反應(yīng): C6H5CH2CH3→ C6H6 ＋ C2H4 105kl/mol C6H5CH2CH3 ＋ H2 → C6H5CH3 ＋ CH4 反應(yīng)放熱：熱損失：反應(yīng)器移熱： 熱交換器E101的熱負荷利用反應(yīng)器出來的高溫氣體把物料從25 oC（液）加熱到350 oC（氣），計算如下：（1）把原料從25 oC（液） oC（液）所需熱量Q1 CP1= kJ/kmol oC,CP2=。 Q1=（+）（－25）=（2） oC（液） oC（氣）所需熱量Q2 oC乙苯氣化潛熱，△H=36050kJ/kmol再計算Q2=n△H=36050= (3) oC（氣）加熱到350 oC（氣）所需熱量Q3 CP1=,CP2=Q3=(+)（）=Q=Q1+Q2+Q3=++=nCP=+＋＋＋＋＋＋== 加熱爐F101熱負荷把物料從350oC（氣）加熱到600 oC（氣）。T=（600+350）247。2＋273=748 K ，CP乙苯=，CP甲烷=，CP水蒸汽=。Q=（++）（600350）= 反應(yīng)器出料冷凝器E102的熱負荷（429+50）247。2+273= K查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》見表62表62 各組分的比熱容及汽化熱組份流量kmol/h(500k)比熱榕Cp/(kJ/kmol*k)50oC汽化熱kJ/kmol乙苯甲烷0水蒸汽苯乙烯乙烯0苯甲苯氫氣0Q1=(＋＋＋＋＋＋＋)()=Q2=＋＋＋＋=Q總=Q1+Q2=+= T101進料預熱器E103的熱負荷進料溫度選為50℃，℃，所以平均溫度為T=（50+）/2=℃查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》，進料各物質(zhì)在T=℃時的比熱容，見表63表63 進料各物質(zhì)在T=℃時的比熱容序號組份kmol/h比熱榕Cp/(J/mol*k)1