【導(dǎo)讀】藝設(shè)計(jì)和附屬設(shè)備選型的設(shè)計(jì)，完成對(duì)苯-甲苯精餾工藝流程和主體設(shè)備的設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 。39。 m in,m a x, ??? SSVVK smV S / 3m a x, ?smV S /0 8 3 39。 3m a x, ?武漢工程大學(xué)郵電與信息學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說明書 35 第五章 塔附屬設(shè)備選型及計(jì)算 冷凝器 塔頂溫度 tD=℃，冷凝水 t1=20℃， t2=35℃ 則 Δ t1= tD t1==℃ Δ t2= tD t2==℃ Ctttttm??????????? 2121 由 tD=℃ ,查表得γ 苯 =394 kgkJ 又氣體流量 Vh=3600 塔頂被冷凝量 q= vhV?? = ∕ 36000= skg 冷凝的熱量 Q=qγ 苯 = 394= SkJ 取傳熱系數(shù) K=600W/m2k，則傳熱面積 A=Q/KΔ tm= 10179。/600= 冷凝水流量 W=skgP ttC Q 2 3 2 1)( 21 ???? 再沸器 塔底溫度 tw=℃ 用 t0=135℃的蒸汽，釜液出口溫度 t1=123℃ 則Δ t1=totw==℃ Δ t2=tot1=135123=12℃ Ctttttm??????????? 12 2121 由 tw=℃ ,查液體比汽化熱共線圖得γ 甲苯 = kgkJ 氣體流量 VS39。=39。=則 qm=Vs39。ρ v39。= = skg Q=qmγ 甲苯 = = SkJ 武漢工程大學(xué)郵電與信息學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說明書 36 取傳熱系數(shù) K=600W/m2 k， 則傳熱面積 23 mtK QA m ?? ????? 加熱蒸汽的質(zhì)量流量skgp ttC Qq )( 10 ????? 進(jìn)料管管徑 F= hkg ，又 mkgF ?? 則體積流量 VF＝hmFF 39 0 2 3 9 6 9 0 6 ??? 取管內(nèi)流速 u＝ , 則管徑 mmuVd F 00 ???? ?? 取進(jìn)管規(guī)格為Φ 45 3 , 則管內(nèi)徑 d＝ 39mm 進(jìn)料管實(shí)際流速smu 1 4 0 3 23 6 0 09 0 2 ??? ? 法蘭管徑 150 螺栓孔直徑 L=18 厚度 18 重量 回流管管徑 回流管的回流量 D＝ ＝ kmol/ s 塔頂液相平均摩爾質(zhì)量 M＝ 平均密度ρ＝ 179。 則液體流量hmD DMV 33 7 2 4 1 2 ???? ? 取管內(nèi)流速 u＝ m/ s，則回流管直徑mmuVd D 6 56 60 04 3 6 0 03 7 2 ?????? ?? 可取流管規(guī)格為Φ 32 3 則管內(nèi)徑 d＝ 322 3=26mm 回流管實(shí)際流速smDdVu 23 6 0 03 7 2 ???? ?? 法蘭管徑： 85 螺栓孔直徑 L=14 厚度 16 重量 塔頂蒸汽接管管徑 武漢工程大學(xué)郵電與信息學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說明書 37 塔頂蒸汽密度ρ＝ kg/m3 則蒸汽體積流量hkgV VV 9 2 5 2 1 ???? ? 取管內(nèi)蒸汽流速 u＝ 30 m/s，則 mmuVd V 6 70 3 6 0 09 2 5 2 1 54 ????? ?? 可取規(guī)格為取Φ 219 6的鋼管 則實(shí)際管徑 d＝ 207mm 塔頂蒸汽接管實(shí)際流速smVdVu 23 6 009 2 2 1542 ???? ?? 法蘭管徑： 340 螺栓孔直徑 L=22 厚度 24 重量 釜液排出管管徑 塔底 W＝ ， 平均密度ρ＝ 179。 體積流量hmW MWL 35 7 6 9 7 3 ????? ? 取管內(nèi)流速 u=，則 mmuLd w 65 ???? ?? 可取流管規(guī)格為Φ 32 3 則管內(nèi)徑 d＝ 26 ㎜ 塔底釜液排出管的實(shí)際流速smwdLu 236 0057 ???? ?? 法蘭的選用 法蘭管徑： 85 螺栓孔直徑 L=14 厚度 16 重量 塔體結(jié)構(gòu)設(shè)備 — 塔高 板式塔的塔高如圖所示，塔體總高度（不包括裙座）由下式?jīng)Q定： 12( 1 )p T p p D BH n n H n H H H H H? ? ? ? ? ? ? ? HD—— 塔頂空間， m； HB—— 塔底空間， m； HT—— 塔板間距， m； HT’ —— 開有人孔的塔板間距， m； H1—— 封頭高度， m； 武漢工程大學(xué)郵電與信息學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說明書 38 H2—— 底座高度， m； n—— 實(shí)際塔板數(shù)； pn —— 人孔數(shù)目（不包括塔頂空間和塔底空間的人孔）。 (1)塔頂空間 HD 塔頂空間指塔內(nèi)最上層塔板與塔頂空間的距離。為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，其高度應(yīng)大于板間距，通常取 HD為（ ～ ） HT。若圖塔高示意圖需要安裝除沫器時(shí)，要根據(jù)除沫器的安裝要求確定塔頂空間。 一般 HD=（ ~） HT= = （ 2）塔底空間 HB 塔底空間指塔內(nèi)最下層塔板到塔底間距。 要求： 1）當(dāng)進(jìn)料有 15 分鐘緩沖 時(shí)間的容量時(shí)，塔底產(chǎn)品的停留時(shí)間可取 3～5分鐘 2）再沸器的安裝方式及安裝高度 3）塔底液面與最下層塔板之間要留有 1～ 2m 的距離 取 HB= )2~1(60` ???TvA etLs 取 t=6min ρ lwm= 105 HB= m2 . 1 5 0 101 . 0 0 10 . 0 0 1 6 3 36605 ?????? ? （ 3） 進(jìn)料板高度 HF= （ 4） 人孔 每隔 7~8層塔板設(shè)一個(gè)人孔 人孔直徑為 600mm 設(shè)計(jì) 4個(gè)人孔分別在塔頂與進(jìn)料板之間，塔底與進(jìn)料板之間 則塔高為 H＝ (N 精 1)HT+（ N 提 1 ） TH? －（ N 人 － 2） Hp+HD+HB ＝ (91) +(151) － 2 ++ ＝ 武漢工程大學(xué)郵電與信息學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說明書 39 (5)封頭 本設(shè)計(jì)采用橢圓形封頭，由于公稱直徑 ，查的曲 面高度 1h =300mm,厚度pS =10mm,直邊高度 ih ＝ 40mm，內(nèi)表面積 F= 2m ，容積 V= 3m ,選用封頭 gD 1200 10 JB115473. (6)裙座 裙座壁厚取 15mm 基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑 Dbi=900+2 103=930300=630mm 基礎(chǔ)環(huán)外徑 Dbo900+2 103=930300=630mm (7)吊環(huán)設(shè)計(jì) 對(duì)于較高的室內(nèi)無框架的整體塔 ,在塔頂設(shè)計(jì)吊住 ,對(duì)于補(bǔ)充和更換填料、安裝和拆卸內(nèi)件 ,即經(jīng)濟(jì)又方便的一項(xiàng)設(shè)施 ,一般取 15m 以上的塔物設(shè)吊住。本設(shè)計(jì)中塔高度大，因此設(shè)吊住。因設(shè)計(jì)塔徑 D=1800mm，可選用吊住 500kg。s=1000mm,L=3400mm,H=1000mm。材料為 A3。 S=1200 L=3400 H=1000 φ δ =168 10 R=140 e=250 ?l 110 m=261 HG/T216395 武漢工程大學(xué)郵電與信息學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說明書 40 第六章 精餾塔工藝設(shè)計(jì)結(jié)果 所設(shè)計(jì)篩板的主要結(jié)果匯總于下表 : 序號(hào) 項(xiàng)目 精餾段 提餾段 1. 平均溫度，℃ 2. 平均壓力， kpa 3. 氣相流量 ,3/ms 4. 液相流 量 ,3/ms 5. 實(shí)際塔板數(shù) 9 15 6. 塔徑 ,m 7. 板間距， m 8. 溢流形式 單溢流 單溢流 9. 降液管形式 弓形 弓形 10. 堰長(zhǎng) ,m 11. 堰高， m 12. 板上液層高度， m 13. 堰上液層高度 ,m 14. 降液管底隙高度， m 15. 安定區(qū)寬度， m 16. 邊緣區(qū)寬度， m 17. 開孔區(qū)面積， m2 18. 篩孔直徑， m 19. 篩孔數(shù)目 3151 3151 20. 孔中心距， m 21. 開孔率，℅ 22. 空塔氣速， m/s 23. 篩孔氣速， m/s 24. 穩(wěn)定系數(shù) 武漢工程大學(xué)郵電與信息學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說明書 41 25. 每層塔板壓降， pa 26. 負(fù)荷上限 液泛控制 液泛控制 27. 負(fù)荷下限 漏液控制 漏液控制 28. 液沫夾帶 29. 氣相負(fù)荷上限 30. 氣相負(fù)荷下限 31. 操作彈性 32. 冷凝器傳熱面積 m2, 33. 預(yù)熱器傳熱面積 , m2 34. 再沸器傳熱面積， m2 35. 塔頂蒸汽 出 口管， mm 133 36. 進(jìn)料管直徑， mm 37. 回流管直徑， mm 38. 塔頂出料管徑， mm 39. 塔釜出料管直徑， mm 40. 筒體壁厚， mm 8 41. 塔頂空間， m 42. 人孔數(shù) ,個(gè) 4 43. 裙座高度， m 3 44. 塔總體高度， m 表 62 主要符號(hào)說明 ： 英文字母 Aa— 塔板開孔區(qū)面積 ,m2； Af — 降液管截面積 ,m2； A0 — 篩孔總面積 ,m2； AT — 塔截面積 ,m2； c0 — 流量系數(shù) ,無因次； C—— 計(jì)算 umax時(shí)的負(fù)荷系數(shù) ,m/s； CS — 氣相負(fù)荷因子 ,m/s； d—— 填料直徑 ,m； 武漢工程大學(xué)郵電與信息學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說明書 42 d0—— 篩孔直徑 ,m； D—— 塔徑 ,m； ev— 液體夾帶量 ,kg（液） /kg（氣）； E—— 液流收縮系 數(shù) ,無因次； ET— 總板效率 ,無因次； F— 氣相動(dòng)能因子 ,kg1/2/(s m1/2）； F0— 篩孔氣相動(dòng)能因子， kg1/2/(s m1/2) ； g—— 重力加速度 ,； h—— 填料層分段高度 ,m； h1— 進(jìn)口堰與降液管間的水平距離 ,m； hc— 與干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?,m 液柱； hd— 與液體流過降液管的壓降相當(dāng)?shù)囊褐? hf— 塔板上鼓泡層高度 ,m； h1 — 與板上液層阻力相當(dāng)?shù)囊褐叨?,m； hL— 板上清液層高度 ,m； h0— 降液管的底隙高度 ,m； hOW— 堰上液層高度 ,m； hW— 出口堰高度 ,m； h,W— 進(jìn)口堰高度 ,m； hб —— 與阻力表面張力的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?,m 液柱； H—— 板式塔高度 ,m； Hd—— 降液管內(nèi)清液層高度 ,m； HD—— 塔頂空間高度 ,m； HF—— 進(jìn)料板處塔板間距 ,m； HP—— 人孔處塔板間距 ,m； HT—— 塔板間距 ,m； K—— 穩(wěn)定系數(shù) ,無因次； LW— 堰長(zhǎng) ,m； Lh — 液體體積流量 ,m3/h； 武漢工程大學(xué)郵電與信息學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說明書 43 VVq, — 潤(rùn)濕速率 ,m3/(m s)； m—— 相平衡系數(shù) ,無因次； n— — 篩孔數(shù)目； NT—— 理論板層數(shù) ； P—— 操作壓力 ,Pa； △ P— 壓力降 ,Pa； △ PP氣體通過每層篩板的降壓 ,Pa； t—— 篩孔的中心距 ,m； u—— 空塔氣速 ,m/s； uF— 泛點(diǎn)氣速 ,m/s； u0— 氣體通過篩孔的速度 ,m/s； u0, min— 漏液點(diǎn)氣速 ,m/s； u′ 0— 液體通過降液管底隙的速度 ,m/s； Vh—— 氣體體積流量 ,m3/h； Vs—— 氣體體積流量 ,m3/s； wL—— 液體質(zhì)量流量 ,kg/s； wV— 氣體質(zhì)量流量 ,kg/s； Wc—— 邊緣無效區(qū)寬度 ,m； Wd—— 弓形降液管寬度 ,m； Ws—— 泡沫區(qū)寬度 ,m； x— 液相摩爾分?jǐn)?shù)； X—— 液相摩爾比； y—— 氣相摩爾分?jǐn)?shù)； Y—— 氣相摩爾分比； Z—— 板式塔的有效高度 ,m； 填料層高度 ,m。 下標(biāo) max— 最大的； min— 最小的； 武漢工程大學(xué)郵電與信息學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說明書 44 L—— 液相的； V— — 氣相的θ —— 液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間 ,s； μ —— 粘度 ,mPa1