【導讀】年產(chǎn)5萬噸氯苯工藝設計

　　

【正文】 OA 即操作線。在操作性能圖上作出操作線，算出操作彈性 m inm a x ?? 由圖看出： ，操作下限由漏液控制； ，液相負荷下的操作點 A，處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置； 精餾塔的設 計計算結果匯總一覽表 精餾塔的設計計算結果匯總一覽表 項 目 符 號 單 位 計 算 結 果 22 精餾段 提餾段 平均壓強 Pm kPa 平均溫度 tm ℃ 平均流量 氣相 sV m3/s 液相 sL m3/s 實際塔板數(shù) 1pN 塊 6 12 板間距 TH m 塔段的有效高度 Z m 2 塔徑 D m 空塔氣速 u m/s 塔板液流型式 單流型 單溢流 溢 流 裝 置 溢流管型式 弓形 弓形 堰長 wl m 堰高 wh m 溢流堰寬度 dW m 底隙高度 oh m 板上清液層高度 Lh m 孔間距 t mm 15 15 孔數(shù) n 個 6876 6876 開孔面積 A0 m2 篩孔氣速 ou m/s 塔板壓降 pp? kPa 23 第 3 章 精餾塔的結構設計 封頭 以內(nèi)徑為公稱直徑， mm1600DN ? ，查 【 13】 得封頭曲面高度 mm400h1 ? ,直邊高度mm50h2 ? 故 mm450h ?封 塔底空間 塔底空間 39。BB ?? (發(fā)揮空間 )（一般取 ~） 帶入數(shù)據(jù)得 39。B ? 39。BB ????? 人孔 人 孔是安裝或檢修人員進出塔體的唯一通道，人孔的設置應便于工作人員進入任何一層塔板。由于設置人孔處的板間距較大，應等于或大于 600 mm【 14】 ，一般每隔 6～ 8 層塔板設一人孔。人孔直徑一般為 450～ 550mm 本塔有 18 塊塔板，設置人孔 數(shù)為 3 分別置于塔釜一個，塔頂一個，進料口那層（從上數(shù)第 6﹑ 7 層塔板之間）一個。人孔直徑選為 500mm。塔體上采用垂直吊蓋人孔，設有人孔處的板間距為 mm600H39。T ? 塔頂空間 mm600HD ? 裙座 裙座高度為 基礎環(huán)尺寸的確定 24 mm130 0300160 0300DD mm190 0300160 0300DD isib isob ????? ????? 塔總體高度設計 塔總體高度設計計算公式為 封h2HSHH)318(HH B39。TTD ?????? )318(600H ??????????? 式中 H—— 塔高， m； PN —— 實際塔板數(shù)； FN —— 進料板數(shù)； FH —— 進料板數(shù)板間距， m； pH —— 設人孔處的板間距， m； BH —— 塔底空間高度， m； DH —— 塔頂空間高度， m； 封h —— 封頭高度， m； 25 第 4 章 附屬設備設計 接管 塔頂蒸汽出料管 對其 出料管的基本要求是：盡可能減少霧沫夾帶，以降低液體物料的損失，故采用直管出料。本塔頂蒸汽出料管為塔頂冷凝器的進口管， 常壓操作 s/m30~15u V ? 取 s/m30uV ? 則 mm830 0mm28 00 5u36 00 Mq4dVVVV,nP?????? ???????? ?所以取 回流管 回流的方式一般有兩種，直管回流和彎管回流。本設計采用直管強制回流。 強制回流時： smu R /~? 取 s/? 則 mm3 . 550 5 63 6 0 0 0 3u3 6 0 0 Mq4dLLLL,nP?????? ???????? ?所以取 進料管 進料管的結構類型有很多，其中直管進料方便，而且阻力小，故采用直管進料。 進料方式有多種，由泵直接進料操作方便且容易調(diào)節(jié)流量，但波動較大，本設計量較大，采用泵直接進料。取 s/ ? 則 mm480 9 23 6 0 0 1 3u3 6 0 0 Mq4dFFFF,nF?????? ???????? ?所以取 塔釜出料管 塔底的液體出料管一般有直管出料和經(jīng)過裙座的彎管出料，本塔的塔徑較大，宜采 26 用直管出料。該塔的出料管即為塔底再沸器的進口管。 塔釜出料進再沸器 smuLs /~39。 ? 取 s/39。Ls ? 則 mm4100 Mq4d39。L39。L39。LL,n39。L39。?????? ???????? ?所以取 塔釜進氣管 對塔釜進氣管的基本要求是：避免液體淹沒氣體通道，盡量使氣體沿塔的橫截面分布均勻，本設計采用帶有斜切口的直管進氣，斜切口可改善氣體的分布狀況 。 該塔的進氣 管即為塔底再沸器的出口管。 取 s/m30uu V39。V ?? 則 mm83 00mm2 60 0 55u3 60 0 Mq4d39。V39。V39。VV,n39。V39。?????? ???????? ?所以取 換熱器的設計 設計任務 處理能力： 5t/a 氯苯的后工序處理的預熱 設備型式：固定管板式換熱器 操作條件：進料溫度 60℃ ，出口溫度 ℃ 循環(huán)水蒸汽入口溫度 130℃ ，出口溫度 130℃ 允許壓降不大于 510 Pa 每年按 300 天計算，每天 24 小時連續(xù)運行 確定物性數(shù)據(jù) 定性溫度 :可取流體進出口溫度的平均值。 殼程水蒸氣的定性溫度為 T= 2130130? =130℃ 管程原料的定性溫度 T= 2 ? =℃ 根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關物性數(shù)據(jù)。 苯在 ℃ 下的有關物性數(shù)據(jù)如下 27 密度 3A kg/?? 定壓比熱容 [13] ? )Ckg/(kJ ?? 導熱系數(shù) ?λA )Cm/(W ?? 粘度 ?? SPa? 氯苯在 ℃ 下的有關物性數(shù)據(jù)如下 密度 ??B 1043 3m/kg 定壓比熱容 【 13】 ? )Ckg/(kJ ?? 導熱系數(shù) ?λB )Cm/(W ?? 粘度 ??B SPa? 故 原料液在 ℃ 下的有關物性數(shù)據(jù)如下 密度 ??i ???? 3m/kg 定壓比熱容 [13] 5 4 9 i ????? )Ckg/(kJ ?? 導熱系數(shù) 2 8 i ????? )/( CmW ?? 粘度 ??i ???? SPa? 循環(huán)水蒸氣在 130℃ 下的物性數(shù)據(jù) 密度 ??o 3m/kg 定壓比熱容 oCp ? )Ckg/(kJ ?? 導熱系數(shù) ? )Cm/(W ?? 粘度 ??o SPa? 計算總傳熱系數(shù) 熱流量 tmCpQ ?? =18874 )(5 49 ??? h/kJ = h/kJ h/kg1 8 8 7 1 FF,m ????? 28 循環(huán)水蒸汽用量 ?owoOCpQ = h/kJ =213234 h/kJ 平均傳熱溫差 ??39。mt = C? 總傳熱系數(shù) K 管程傳熱系數(shù) ?Reiiiiud?? = 0 00 38 ?? =23537 ?i? )(( R e ) rii Pd ??? ? = ? ???? )1 2 0 0 0 3 8 4 9 (2 3 5 3 7 )Cm/(W ?? 假設殼程傳熱系數(shù)： ?o? 290 )Cm/(W ?? ?iRs W/Cm2 ?? ?oRs W/Cm2 ?? 管壁的導熱系數(shù) : ?? 45 )Cm/(W ?? ooioioiiio 1RsdbdddRsdd1K???????? =2 9 010 0 0 0 8 5 9 2 2 0 2 0 2 0 2 0 0 1 7 0 2 1??? ????? = 計算傳熱面積 m39。 tKQS ?? ? 3?? ? 2m 考慮 15%的面積裕度： ??? 39。 40 2m 工藝結構尺寸 29 管徑和管內(nèi)流速 選用 ?? 傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速 ?iu sm/ ； 管程數(shù)和傳熱管數(shù) 依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) ?sn ??i2iud4v )3 6 0 (1 8 8 7 4 2 ??? ?37? (根 ) 按單程管計算，所需的傳熱管長度為 ??? sondsL 2 40 ??? m 按單程管設計，傳熱管過長，宜采用多管程結構?，F(xiàn)取傳熱管長 m6l? ，則該換熱器管程數(shù) ?? lLNp ? 傳熱管總根數(shù) 74237N ??? (根 ) 傳熱管排列和分程方法 采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。取管心距? ，則： ???? 橫過管束中心線的管數(shù) ?? ?? (根 ) 殼體內(nèi)徑 采用多管程結構，取管板利用率 ?? ，則殼體內(nèi)徑為： ??? ?? 圓整后可取 350mm. 折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的 25%，則切去的圓缺高度為 5 ??? , 取折流板間距 B=,則 B=?=105mm,可取 B 為 100mm. 折流板數(shù) ?BN ?1折流板間距傳熱管長 5911006000 ?? （塊） 30 折流板圓缺面水平裝配。 結論 本次設計的題目是年產(chǎn) 5 萬噸氯苯的后工序工藝設計。作為本設計的主設備 精餾塔，我選擇的是篩板塔，經(jīng)過精餾氯苯的摩爾含量最終達到了 %，達到了預期的目標。經(jīng)過計算，精餾塔的操作回流比很高，達到了 。在完成任務的同時，設計的精餾塔能耗低、壓降小、操作彈性大，說明此精餾塔是比較令人滿意的。 通過這次畢業(yè)設計，我有了很多收獲。首先，通過這一次的畢 業(yè)設計，我進一步鞏固和加深了所學的基本理論、基本概念和基本知識，培養(yǎng)了自己分析和解決與本課程有關的具體原理所涉及的實際問題的能力。對 化工原理設計 有了更加深刻的理解，為以后工作奠定了堅實的基礎。而且，這次畢業(yè)設計過程，最終完美的實現(xiàn)了預期的目的，大家都收益匪淺，也對這次經(jīng)歷難以忘懷。 其次通過這次畢業(yè)設計，對 板式塔 的工作原理有了初步詳細精確話的了解， 加深了對設計中所涉及到的一些力學問題和一些有關應力分析、強度設計基本理論的了解。使我們重新復習了所學的專業(yè)課，學習了新知識并深入理解，使之應用于實踐，將理論知識靈 活化 ，這都將為我以后參加工作實踐有很大的幫助。非常有成就感，培養(yǎng)了很深的學習興趣。 在此次設計的全過程中，我們達到了最初的目的，對化工原理有了較深入的認識，對化工設備的設計方面的知識有了較全面的認識，熟悉了板式塔設計的全過程及工具用書。我去圖書館查閱了這方面的有關書籍并上了一些網(wǎng)站檢索了相關內(nèi)容，從中學到了很多知識，受益匪淺。 31 參考文獻 [1]《化學工程手冊》編輯委員會．化學工程手冊 — 氣液傳質(zhì)設備．北京：化學工業(yè)出版社， . [2]化工設備技術全書 編輯委員會 . 化工設備全書 — 塔設備 .上海：上?？茖W技術出版社， 1998. [3] 路秀林，王者相等．塔設備．北京：化學工業(yè)出版社， . [4]程德林 溶劑手冊 [M].北京：化學工業(yè)出版社， 2020. [5] 邵惠鶴 .精餾設計、操作和控制 .北京 :中國石化出版社 .. [6] 劉光啟，馬連湘等編．化學化工物性參數(shù)手冊． 北京：化學工業(yè)出版社， . [7]天津大學化工原理教研室 .化工原理課程設計 [M]，天津：天津大學出版社， 2020. [8] 張宇 英 , 張克武．分子熱力學性質(zhì)手冊 .北京：化學工業(yè)出版社 . . [9] 潘國昌 ,郭慶豐 .化工設備設計 .北京： 清華大學出版社