【導(dǎo)讀】化二甲苯等產(chǎn)品，是有機(jī)化工、醫(yī)藥和農(nóng)藥等的重要原料。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，粗苯。在本設(shè)計(jì)加氫工藝中，低溫加氫工藝的加氫溫度、壓力較低，產(chǎn)品質(zhì)。純苯精度可達(dá)%以上，甲苯也。在99%以上，產(chǎn)品純度均優(yōu)于其他方法。

　　

【正文】 ???? VuF ? 閥孔動(dòng)能因數(shù)變化不大，仍在 913 范圍內(nèi) 塔板開孔率為： ? = 22044DNd??=2 ? =% （ 1）精餾段 干板阻力： smu c /77 v110 ??? ? ， 因 01u ＞ 10cu ，故 mguh L oVc 21 211 ??? ??? ??。 板上充氣液層阻力 ： 取 0? =， mhh LL ???? ? ， 液體表面張力所造成的阻力 ： 唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 此阻力很小，可忽略不計(jì)，因此與單板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨葹?： 液柱mhhh lwp 0 6 3 6 3 3 6 ????? ， Paghp Lpp 6 3 6 ?????? ? 。 （ 2）提餾段 干板阻力 smuc / v220 ??? ?。 02u ＞ 20cu ，故 mguhLoVc 222222 ??? ??? ??。 板上充氣液層阻力 ： 取 0? =， mhh LL ???? ? 。 液體表面張力所造成的阻力 ： 此阻力很小，可忽略不計(jì)，因此與單板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨葹?： 液柱mhhh lwp 0 3 6 4 7 0 6 4 7 ????? ， Paghp Lpp ?????? ? 。 為了防止發(fā)生堰塔現(xiàn)象，要求嚴(yán)格控制降液管中液層高度 ? ? ,d T W d p L dH H h h h h h?? ? ? ? ?即。 （ 1）精餾段 單層氣體通過(guò)塔板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨?mhp ? 。 液體通過(guò)降液管的壓頭損失 ： 液柱mhl Lh ow sd 00 32 )03 11 00 73 (15 22111 ??????????? 板上液層高度 ： mhL ? ，則 mH d 1 2 6 8 7 0 3 2 6 6 3 6 ???? 。 取 ?? ，已選定 液柱mHT ? 液柱mhw ? ， 則 液柱mhH wT 2 4 5 )0 4 1 7 ()( 1 ?????? 。 可見 ? ?1 1d t WH H h???，所以符合防止淹塔的要求。 （ 2）提餾段 ① 單層氣體通過(guò)塔板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨?mhp ? 。 唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 ② 液體通過(guò)降液管的壓頭損失 ： 液柱mhl Lh ow sd 0 5 2 5 )0 1 7 9 0 1 6 2 ( 22222 ??????????? 板上液層高度 mhL ?，則 mH d 1 4 9 0 2 5 2 5 3 6 4 7 ???? ， 取 ?? , 液柱mhH wT 2 3 )0 2 7 9 ()( 2 ?????? 。 可見 ? ?2 2d t WH H h???，所以符合防止淹塔的要求。 按下式計(jì)算泛點(diǎn)率： 泛點(diǎn)率 = 6 100%VS S LLVFbV L ZK C A??? ?? ? 泛點(diǎn)率 = 100% 8VSLVFTVKC A???? ? （ 1）精餾段 板上液體流經(jīng)長(zhǎng) 度： mWDZdL 4 8 7 5 6 ??????。 板上液流面積： mAAA fTb 1 5 5 2 3 0 1 ?????? 。 苯 甲苯系統(tǒng)屬無(wú)泡沫系統(tǒng)，查得物性系數(shù) ? ，又查得泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)?Fc 。所以， 泛點(diǎn)率 = %%1 0 01 5 5 0 4 8 7 0 7 3 0 8 1 7 0 0 9 9 8 1 0 5 ???????? 泛點(diǎn)率 = %%100 ????? ? 對(duì)于大塔，為了避免過(guò)量物沫夾帶，應(yīng)控制泛點(diǎn)率不超過(guò) 80%。由以上 計(jì)算可知，物沫夾帶能夠滿足 ev(kg 液 /kg 氣 )的要求。 （ 2）提餾段 唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 泛點(diǎn)率 = %%1001 5 5 4 8 7 1 6 2 3 7 1 4 4 3 7 8 0 ???????? 泛點(diǎn)率 = %%100 ????? ? 由計(jì)算可知泛點(diǎn)率不超過(guò) 80%，物沫夾帶能夠滿足 ev(kg 液 /kg 氣 )的要求。 （ 1）進(jìn)料管 進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管、 T 形進(jìn)料管。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管。管徑計(jì)算如下： FSuVD ?4? 取 smuF /? mkgLF 3/?? smV Fs /0 0 7 3 2 4 2 0 53 6 0 0 2 1 2 5 0 3??? 則管徑 ： mmmD 0 0 7 3 2 ????? 取進(jìn)料管規(guī)格 Φ764 mm ， 則管內(nèi)徑 d=68mm。 進(jìn)料管實(shí)際流速 : smdVu /0 1 6 0 0 7 3 2 22 ????? ?。 （ 2）回流管 采用直管回流管，取適宜的 smuR /? mmmd R 1241 2 0 0 60 1 ????? 取回流管規(guī)格 Φ1334 mm 。則管內(nèi)直徑 d=125mm， 回流管內(nèi)實(shí)際流速 唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 smdLu / 2 0 0 6 0 1 221 ????? ? 。 （ 3）塔釜出料管 smV w /0 0 1 3 1 6 0 07 1 8 3?? ， 取 smuW /?， 直管出料， mmmdw 580 5 77 0 0 13 1 ?????， 可取回流管規(guī)格 Φ764 mm 。則管內(nèi)直徑 d=68mm。 塔釜蒸汽接管實(shí)際流速 ： smdVu / 0 0 1 3 1 22 ????? ? 。 （ 4）塔頂蒸氣出料管 直管出氣，取出口氣速 20 /u m s? ， mmmD ?????， 查表取 Φ55914mm。 （ 5）塔釜進(jìn)氣管 用直管，取氣速 20 /u m s? ， mmmuVD 46 446 38 39。4 ?????? ?， 查表取 Φ55914mm。 塔底常用裙座支撐，裙座的結(jié)構(gòu)性能好，連接處產(chǎn)生的局部阻力小，所以 它是塔設(shè)備的主要支座形式，為了制作方便，一般采用圓筒形。由于裙座內(nèi)徑 800mm,故裙座壁厚取 16mm。 基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑： mmD bi 1 9 3 )1622 2 0 0( 3 ?????? 基礎(chǔ)環(huán)外經(jīng)： mmD bo )1622200( 3 ?????? 圓整： biD? 2020mm， boD? 2600mm?；A(chǔ)環(huán)厚度，考慮到腐蝕余量取 18mm；考慮到再沸器，裙座高度取 2m。 唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 （ 1） 塔的頂部空間高度 塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭的直線距離，取除沫器到第一塊板的距離 600mm，塔頂部空間高度為 1200mm。 （ 2） 塔的底部空間高度 塔的底部空間高度是指塔底最末一層塔盤到塔底封頭的切線距離，釜液停留時(shí)間取 5min。 H=(tLS60RV) ／ AT+()=(560) ／ + =。 （ 3）人孔 人孔是安裝或檢修人員進(jìn)出塔的唯一通道，人孔的設(shè)置應(yīng)便于進(jìn)入任何一層塔板，由于設(shè)置人孔處塔間距離大，且 人孔設(shè)備過(guò)多會(huì)使 制造時(shí)塔體的彎曲度難于達(dá)到要求 ，一般每隔 6～ 8 塊塔板開一個(gè)人孔。本塔中共 43 塊板，需設(shè)置 6個(gè)人孔，每個(gè)人孔直徑為 450mm，在設(shè)置 人孔處，板間距為 600mm， 人孔伸入塔內(nèi)部應(yīng)與塔內(nèi)壁修平，其邊緣需倒棱和磨圓。 精餾段有效高度： Z 精 =（ N 精 1） HT=（ 191） =。 提餾段有效高度： Z 提 =（ N 提 1） HT=（ 241） =。 故精餾塔的有效高度為： Z=Z 精 +Z 提 +（ ） 6+2+=++++=。 霧沫夾帶線 ： 泛點(diǎn)率 = 6VS S LLVFbV L ZK C A??? ?? 對(duì)于一定的物系和一定的塔板 ? v， ? l， Ab， K， G 及 Zl已知，相對(duì)于 ev的泛點(diǎn)率上限可確定，得 VL 關(guān)系式，按泛點(diǎn)率 =70%計(jì)算： ① 精餾段 1 5 5 0 4 8 7 8 1 7 0 0 9 9 8 1 ?????? nn LV 整理得： nn LV 2 7 1 7 7 ?? 。 ② 提餾段 唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 ?????? mm LV 整理得： sm LV 5 4 8 2 6 ?? 。 由上式知物沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取幾個(gè) L 值算出 V。 計(jì)算出的 L、 V 見表 44 液泛線 ： dLcdLpwT hhhhhhhhhH ????????? ?? 1)( 由此確定液泛線，忽略式中 h? 。 表 44 物沫夾帶線上的氣、液體積流量 精餾段 mL（ m3/s） mV （ m3/s） 提餾段 nL（ m3/s） nV （ m3/s） ? (HT+hW)=? gpUlv ?2 20? +(0hLLws )2+(1+?0) [hW+ E( LwLs3600 )1/3] 因塔板結(jié)構(gòu)一定，物系一定，則 HT， hW， H0， Lw， ? v， ? l， ? 0和 ? 定值， U0=NdV204?式中 d0， N 也是定值，故： 精餾段 ： ?????? ???????????? ????3/2224222) 6 0 0(0 0 2 8 4 1 1 0 3 1 1 7 0 169 8 1 4 5 2nnnLLV 整理后可得： 3/222 5 4 5 62 9 9 1 2 7 0 16 4 7 nnn LLV ??? 。 提餾段 ： ?????? ???????????? ????3/2224222)(0 0 2 8 2 7 9 0 1 7 9 2mmmLLV唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 整理后可得： 3/222 4 4 0 1 67 4 1 5 7 6 8 78 3 8 mmm LLV ??? 。 在操作范圍內(nèi)，任意取若干個(gè) LS值，算出相應(yīng)的 VS值，如下表 45。 液體負(fù)荷上限線 ： 液體的最大流量應(yīng)保證降液管中停留時(shí)間不低于 3～ 5s。 液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間 3 ~ 55fTAH s? ??。 以 5s?? 作為液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間的下限，則 ， smHAL Tfs /0 2 9 2 3 3m a x, ???? 表 45 液泛線上的氣、液體積流量 精餾段 nL （ m3/s） nV （ m3/s） 提餾段 mL（ m3/s） mV （ m3/s） 漏液線 ： 對(duì)于 F1 型重閥，依動(dòng)能因數(shù) 0 5F? 作為規(guī)定氣體的最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則204SOV d Nu?? 。 精餾段 : smNdVVs / 32120m i n1 ????????? 。 提餾段 : smNdVVs / 32220m i n2 ?????? ??? 。 液相負(fù)荷下限線： 對(duì)于平直堰，取堰上液層高度 mhow ? 作為液相負(fù)荷下限條件，作出 相負(fù)荷下限線 ,該線與氣相流量無(wú)關(guān)的豎直線。 由 ?owh 0 0 ))(3 6 0 0(1 0 0 3/2m i n ????wsl LE ， 取 E＝ ，則 minSL ? )/(0 0 1 2 3 6 6 0 ) 1 0 0 00 0 ( 32/3 sm??? 。 唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 由以上計(jì)算畫出操作性能負(fù)荷圖 ,如下圖 41,圖 42。 010 Ls(m3/s)Vs(m3/s) 1物沫夾帶線 2液泛線 3液相負(fù)荷上限 4漏液線 5液相負(fù)荷下限 圖 41 精餾段負(fù)荷性能圖 010 Ls(m3/s)Vs(m3/s) 1物沫夾帶線 2液泛線 3液相負(fù)荷上限 4漏液線 5液相負(fù)荷下限 圖 42 提留段負(fù)荷性能圖 由塔板負(fù)荷性能圖可以看出： ① 在任務(wù)規(guī)定的氣、液負(fù)荷下的操作點(diǎn) a（設(shè)計(jì)點(diǎn)）處在適宜操作區(qū)的適