【導(dǎo)讀】號×150)kg/h；3班kg/h；4班kg/h；沸器加熱介質(zhì)為比密度的柴油，進口溫度290℃，出口溫度160℃。熱面積4000元/平方米,泵1200元/；5000元/；裝置使用年限15年。3)精餾塔操作條件確定，4)為時理論塔板數(shù)及進料位置，5)精餾塔實際主要工藝尺寸，7)精餾塔結(jié)構(gòu)參數(shù)匯總表和精餾塔結(jié)構(gòu)簡圖(A3圖)，2)夏清等編化工原理(上)、(下)2020年修訂版；4)煉油工藝設(shè)計手冊浮閥塔分冊。

　　

【正文】 20 十一、操作彈性計算 依附圖中的 R1 VsLs 圖可知， smVS / 3m ax ? 因 smVS / 3m in ? 故 操作彈性 =VSmax/VSmin=精餾塔進料口上第三板負荷性能圖010 L s / （m ^ 3 / s ）Vs/（m^3/s）系列1系列2系列3系列4系列5系列6 十二、操作彈性計算 依附圖中的 R1 VsLs 圖可知， smVS / 3m ax ? 因 smVS / 3m in ? 故 操作彈性 =VSmax/VSmin=十三、塔壁厚計算 取每年腐蝕 ，因限制用年數(shù)為 15 年，年壽終了的最低 mm4?? 那么壁厚 mmmm )(m in ????? 故按標準，取壁厚 10mm 序號 項目 符號 單位 計算結(jié)果 塔頂?shù)诙K塔板 (最大 ) 精餾塔進料口上第三板 精餾塔進料口下第二板 1 溫度 t ℃ 2 壓力 Pm kpa 3 平均流量 氣相 Vs m3/s 4 液相 Ls m3/s 7 塔徑 D m 平均氣相摩爾質(zhì)量 M Kg/Kmol 平均液相摩爾質(zhì)量 M Kg/Kmol 氣相平均密度 ρ Kg/m3 液相平均密度 ρ Kg/m3 塔截面積 TA 2m 21 8 板間距 H m 10 空塔氣速 u m/s 11 溢流裝置 溢流管形式 弓形 弓形 弓形 12 溢流堰長度 Lw m 13 溢流堰高度 hw m 14 板上液層高度 hL m 15 堰上液層高度 how m 16 破沫去寬度 Ws m 17 邊緣區(qū)寬度 Wc m 18 開孔區(qū)面積 Aa m2 19 閥孔直徑 d m 20 浮閥數(shù) 個 n 個 58 59 60 21 閥孔氣速 u0 m/s 22 閥孔動能因數(shù) F0 10 11 11 23 開孔率 % 24 孔心距 t m 25 排間距 t′ m 26 塔板壓降 Δ P pa 27 液體在降液管內(nèi)的停留時 間 ? s 28 底隙高度 ho m 30 泛點率， % 31 液相負荷上限 Ls max m3/s 32 液相負荷下限 Ls min m3/s 33 氣相負荷下限 Vs min m3/s 34 操作彈性 十四、塔附件及總高度的計算 塔頂空間 DH 為了安裝人孔及破沫網(wǎng)，取塔頂 mHD ? 進料板高度 FH 安裝人孔及氣液相進料，取 DH 稍大一點，所以 mHF ? 塔底空間 假定塔底空間依儲存液量停留 3分鐘，那么塔底液高： ALth SW?? 0 2 0 0 2 3 3 ???? 22 取塔底液面距最下面一層板留 米，故塔底空間 mhW ? 封頭高度 1H mDH ???? 裙座高度 2H mH ? 塔壁厚計算 取每年腐蝕 ，因限制用年數(shù)為 15 年，年壽終了的最低 mm4?? 那么壁厚 mmmm )(m in ????? 故按標準，取壁厚 10mm 塔總高度 mH ??????? 十五、熱量衡算 塔頂全凝 器 Qc(以 1 秒鐘計算 ) 因為塔頂組成苯的含量很高，現(xiàn)用苯的參數(shù)來求對應(yīng)其溫度的焓為： 由 CtD ?? ，查手冊得其溫度的 kgkJkgk ca lC P ??苯 kgkJI LD )(9 7 ???? kgkJkgk c a lI L ??塔底 , kgkJkgk c a lI V 5 3 2 ??塔頂 所以 ????? )()1(1 LVtC IIDRQ 塔底塔頂 0 6 2) 9 5 6( ?? skJIIDRQ LDLC )()1(2 ??????? ）（塔底 故總負荷 skJQ CCC ??? 全凝器的傳熱面積 A 依以上可知 )30( CTCT D ?? ?）（塔頂 )25()45( 12 CtCt ?? ? t? ? 5C? 故 Ctt ttt m ?????? ????? ) ( )ln ( 12 12 因?qū)儆谝?— 汽傳熱，故可取 K=1000w/m2 ℃ 23 所以其傳熱面積 mtKQA mC ?? ???? 全凝器清水的用量 依 tmCQ pC ?? 水 ,查手冊 45?t C? 時水的比熱 kgJCP 4174? ,? t= C? 故把數(shù)據(jù)代入求得 m= skg 故一年的用水量 年萬噸總 9 1 3 0243 6 0 ?????m 塔底再沸器 QB (以 1 秒鐘來算 ) 全塔的熱量衡算式 LWLDCFB WIDIQFIQ ???? ,且 0???? LV FV II IIq 由進料溫度為 ℃，由手冊查得其對應(yīng)溫度苯的汽化熱為 ,甲苯汽化熱為 。 所以 kgkJII DV 7 6 77 1 7 92 8 ?????? 查苯和甲苯的焓圖得其進料溫度下的焓值為 kgkJI A ? ， kgkJIB ? 所以 kgkJI V 5 4 77 1 7 42 8 ????? 將數(shù)據(jù)代入 0???? LV FV II IIq得 kgkJI F ? 從前面可知 和 CQ 的值，并分別把它們的值代人全塔熱量衡算式得： skJQ B ? 再沸器的傳熱面積 A T 柴油 :290℃ → 160℃ TW:℃ ← ℃ t? :℃ ℃ 故 Ctm ????? 0 1) 7 9ln ( 7 9 因?qū)儆谝?— 汽傳熱，故可取 K=1000w/m2.℃ 所以tkQA B??= 0 11 0 0 0 1 0 0 7 5 6 m?? ? 再沸器的柴油的用量 查手冊得比密度為 ，溫度為 160℃的柴油焓值： 24 kgkcalH ? ? 溫度為 290℃的焓值 : kgkJkgk c a lH ?? 所以 skgHQm B 7 5 6 ????? 故一年柴油的用量 年萬噸總 3 0243 6 0 ?????m 先用塔底產(chǎn)品預(yù)熱，再用柴油預(yù)熱。 求原料預(yù)熱所需的熱量 (以 1 秒 鐘來算 ) 取原料罐的物料為常溫 25℃ 則 Ft : 25℃ → ℃ Ct m ???? 查手冊得該溫度下的苯和甲苯的比熱皆為 CkgkJC p ??? 故 tmCQ PF ?? = tFCP? = 60= skJ 塔底產(chǎn)品能給的熱量及其 換熱面積 取產(chǎn)品冷到 60℃，原料先預(yù)熱到 50℃ 所以 wt : ℃ → 60℃ Ft : ℃ ← 25℃ t? :℃ 35℃ Ct wm ???? 1 0 ,? Ct m ???? ) ( 查手冊得 C? 下的苯和甲苯的比熱皆為 CkgkJC p ??? 所以塔底產(chǎn)品能給的熱量： skJtmCQ PF 6 3 ?????? 因?qū)儆谝?— 液傳熱，故依經(jīng)驗值可取 K=600w/m2.℃ 故 21 100 mtkQA mF ?? ???? 柴油預(yù)熱器 (以 1 秒鐘來算 ) 由上得每秒還要柴油給原料供熱為 skJQ FFF ??? 25 柴油T :290℃ → 160℃ Ft :℃ ← 25℃ t? :℃ 105℃ ) ( ???? mt ， 22 mtkQA mF ?? ???? 每秒柴油的用量 skgHQm F 0 4 7 8 3 9 ????? 故一年柴油的用量 年萬噸總 1 3 4 3 0243 6 0 00 4 7 ?????m 塔釜產(chǎn)品冷卻器 (以 1 秒鐘來算 ) 由上 知塔釜產(chǎn)品換熱到 75℃，所以再用冷卻水冷卻即可。 wt : 75℃ → 35℃ t : 45℃ ← 25℃ t? : 30℃ 10℃ Ctwm ???? 552 3575 , Ct m ????? 2 0 )1030ln ( 1030 查手冊得 溫度下的苯和甲苯的比熱皆為 CkgkJC p ??? 故 skJtmCQ PW 0 8 )3575(7 6 3 ??????? 依然取 K=600w/m2.℃，所以 mtkQA mW ?? ???? 同理得其冷卻水用量為 年萬噸總 5 3 9 3 0243 6 0 05 4 ,5 4 ?????? mskgm 經(jīng)濟估算 設(shè)備費用計算（ R=） 塔體費用 塔體真實直徑為塔徑加壁厚即： +2? = 故其塔體截面積為： 22 m??? 塔總高度 mH ??????? 所以其塔體體積為 : 2 7 mV ????? 塔截面積塔總高 按塔體報價 5000 元 /（立方米塔），故其塔體費用為： ??5000 萬元 26 塔板費用 塔板總面積 20 3 0 mAA T ????? 塔板數(shù) 按塔板報價 3000 元 /（平方米塔板 F1型浮閥（重閥））， 故其塔板總費用為： ?? 總換熱器費用 5個換熱器的總面積為： m????? ， 按傳熱面積報價 4000 元 /平方米， 故其總換熱器費用： 萬元58 3 ?? 總設(shè)備費用 總設(shè)備費用為： ++= 萬元 固定資產(chǎn)折舊后年花費用 折舊后每年設(shè)備花出的費用按下列公式估算： 萬元年壽總費用 9 5 0 3 ???? 清水用 量費用 依據(jù)前面可知，每年塔頂冷凝器用水量 ?m 釜液冷卻一年用水量 ?m 按冷卻水報價為 16 元 /（噸 /小時） 故其冷卻水總費用為： 年萬元3 3 7 2 31610)5 3 9 1 ( 4 ???? 柴油用量費用 依據(jù)前面可知，每年再沸器柴油用量 ?m 原料預(yù)熱年用柴油量 ?m 按柴油費報價為 160 元 /（噸 /小時） 故其柴油總費用為： 2 5 116010)1 3 4 ( 4 ???? 料液輸送費 按料液輸送報價 3 元 /（噸 /小時）， 得其年料液輸送費為： 年萬元4 6 4 2 1 4 ??? 27 總操作費用 由上可得其總操作費用為： 年萬元6 8 2 6 8 04 6 4 2 5 13 3 7 2 3 ??? 年總成本 由以上可得年總成本為： ?? 年總操作費年設(shè)備費 ?? 十六、個人總結(jié)及對本設(shè)計的評述 通過查資料與多次的修改，這次化工原理課程設(shè)計，工程量還是很大，也花了差不多兩周的時間，但還是做成功了。經(jīng)過這次的課程設(shè)計，讓我更加深入了解到塔的種類及它們的優(yōu)缺點，特別是浮閥塔和篩板塔的各自優(yōu)點，以及怎樣做出一個塔，而且從這次課程設(shè)計實踐中，我更深入理解了精餾塔個個階段的不同因素，讓我對精餾塔的原理這一章深入的了解，知道了最小回流比和它們對理論塔板數(shù)的影響等等。更重要是讓我進一步感受到一些道理，萬事開始難，很多事情開端給人感覺很復(fù)雜，但當你開始做后，思路就慢慢清晰啦，也知道了實踐才是解決問題的根源。 此次設(shè)計的心得有以下幾點：對于設(shè)計而言 數(shù)據(jù)必須自己查，并且盡可能保 證數(shù)據(jù)的同一來源； 對各公式的單位必須清楚，否則必然導(dǎo)致嚴重錯誤； 對設(shè)計來說，耐心和細心同樣重要，缺一不可； 如果有條件，盡量給別人看一下，自己的錯誤自己不易發(fā)現(xiàn)； 出現(xiàn)問題要認真找出癥結(jié)所在，再根據(jù)理論調(diào)節(jié)各參數(shù)的取值范圍以達到要求。 十七、參考文獻 （ 1）匡國柱，史啟才主編 《化工單元過程及設(shè)備課程教材》，化學(xué)工業(yè)出版社， （ 2）夏清、陳常貴主編《化工原理》上、下冊，天津大學(xué)出版社， （ 3） 賈紹義、 柴成敬主編的《化工原理課程設(shè)計》，天津大學(xué)出版社， （ 4）陳均 志、李磊編著《化工原理實驗及課程設(shè)計》，化學(xué)工業(yè)出版社， （ 5）謝端綬等合編《常用物料物性數(shù)據(jù)》，化學(xué)工業(yè)出版社，