【正文】 滯液量； oh －失效填料 高度 一般轉(zhuǎn)子流量計(jì)誤差為 2%，最壞情況是進(jìn)料和頂采流量計(jì)誤差疊加，將產(chǎn)生 4％誤差。根據(jù)年產(chǎn) 765t 的要求，每小時需采出鄰位 ， 每隔 2 小時進(jìn)行一次色譜分析和流量調(diào)整。 80 7 2 4 06 46G? ? ? ? ? 已知 ： ? ， /Z t m? 設(shè)： 21Sm? 則， 0 . 0 0 6 4 6 0 . 3 61 0 . 0 4 0 . 4 4o GhmS Z X f?? ? ?? ? ? ? 年產(chǎn) 765噸對硝基乙苯分離工段工藝設(shè)計(jì)說明書（小設(shè)計(jì)） 10 整個緩沖層高度 2 2 6 2foh h m? ? ? ? 整塔填料高度 2. 36 0. 72 3. 08tfh h h m? ? ? ? ? 塔徑計(jì)算 比空速： /LW m s? ，當(dāng)塔頂 40P mmHg? ， 405TK? 塔的負(fù)荷： 21 . 5 1 5 1 . 1 7 4 0 2 . 9 0 /2 2 4 0 5LW M Pg t m hT ?? ? ? 要求每小時生產(chǎn)鄰位 ，回流比為 塔內(nèi)蒸汽通量： ( 1 ) ( 1 ) /G R t h? ? ? ? ? ? ? 塔截面積： 20 .3 8 5 8 0 .1 3 3 02 .9 0GSmg? ? ? ∴ 塔徑 ： 4 4 0 .1 3 3 0 0 .4 1 23 .1 4SDm? ?? ? ? 當(dāng)塔頂 10P mmHg? 時 0 . 2 1 8 5 ( 0 . 9 5 0 . 0 4 0 . 0 1 )l g P ( 0 . 9 5 0 . 0 4 0 . 0 1 )A o A m A pT B o B m B p? ? ?? ? ? ? 0 . 2 1 8 5 ( 0 . 9 5 1 2 2 5 6 . 6 0 . 0 4 1 3 1 1 9 . 8 0 . 0 1 1 3 2 1 2 . 8 )l g 1 0 ( 0 . 9 5 8 . 2 2 4 6 7 7 0 . 0 4 8 . 4 4 5 5 3 8 0 . 0 1 8 . 4 5 2 5 5 3)? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 371K? 塔的負(fù)荷： 21 . 5 1 5 1 . 1 7 1 0 1 . 5 1 4 /2 2 3 7 1LW M Pg t m hT ?? ? ? 塔截面積： 20 .3 8 5 8 0 .2 5 4 81 .5 1 4GSmg? ? ? ∴塔徑： 4 4 0 . 2 5 4 8 0 . 5 73 . 1 4SDm? ?? ? ? 為使塔有足夠的余地，取 D＝ 填料材質(zhì)結(jié)構(gòu)和重量 年產(chǎn) 765噸對硝基乙苯分離工段工藝設(shè)計(jì)說明書（小設(shè)計(jì)） 11 國外絲網(wǎng)波紋填料，一般均采用不銹鋼網(wǎng)制作，而在此填料材質(zhì)選擇造紙廢銅網(wǎng)。經(jīng)過對造紙廢銅的腐蝕實(shí)驗(yàn)，選用銅網(wǎng)規(guī)格微 50 700 目 /寸，經(jīng)密緯疏，絲徑 左右，經(jīng)線緯磷青銅，緯線為黃銅，銅含量 90%。為降低塔高，采用 CY 型填料， CY型填料波距 ，峰高 ， 則可求得填料比表面積 a 3 2 3 2 1332 ( 4 .1 1 0 ) ( 4 .5 1 0 ) 6604 .1 1 0 4 .5 1 0am?? ?? ? ???? ? ? 而銅網(wǎng)單位面積重量 /kg m? ? 填料假密度 3530 /2a kg m???? 填料總重 223 . 1 4 0 . 8 0 3 . 0 4 5 3 0 8 0 9 . 544D h k g? ?? ? ? ? ? ? 考慮 15％的加工損耗，共需造紙廢銅網(wǎng) 塔高的計(jì)算 D T BH H H H? ? ? 其中， H－塔高， m； DH －塔頂空間， m； BH －塔底空間， m； TH －填料高度 DH 取 ， BH 取 ∴ 1. 5 3. 04 3. 5 8. 04Hm? ? ? ? 精餾段高度 hj（即進(jìn)料口位置）的 計(jì)算 8 . 0 0 . 3 6 1 . 8 15 . 5jjodnh h mn? ? ? ? ? 塔體強(qiáng)度計(jì)算 筒體材料取不銹鋼，彈性模量 10E Mpa?? ，泊松比 ?? 年產(chǎn) 765噸對硝基乙苯分離工段工藝設(shè)計(jì)說明書（小設(shè)計(jì)） 12 假設(shè)筒體壁厚為 8mm 臨界長度 8161 . 1 7 1 . 1 7 8 1 6 9 . 6 48oc r o DL D mt? ? ? ? ? 8. 04 9. 64crL L m? ? ? ∴該塔為短圓筒 002. 59/ EtPcr L D D??? ???? 2 . 552 .5 9 2 .0 0 1 0 88 0 4 0 / 8 1 6 8 1 6?? ???? ???? ? ? ? 0 . 5 0 0 0 . 1 6 73crPp M p am? ? ? ? ? ? ?7 6 0 4 0 0 . 1 0 . 0 9 5 0 . 1 6 7760p M p a p M p a?? ? ? ? ? ∴塔體壁厚為 8mm 收集再分配器結(jié)構(gòu)的選擇 收 集再分配器是絲網(wǎng)波紋塔中的關(guān)鍵部件，設(shè)計(jì)不合理不僅效果不好，有時還會起反作用。 收集再分配器要起到將回流液體全部收集起來，再均勻分布到整個塔截面上兩個作用，又不能對塔內(nèi)網(wǎng)物料蒸氣流動產(chǎn)生明顯阻力（即通氣截面大）。 收集器有多種形式，但以帶溝槽百葉窗式收集器，收集效果好，通氣截面大，收集液體的匯總方式有兩種：一是國外普遍采用的“中心渠式”，百葉窗收集板上所帶溝槽直接向中心渠匯總后流入分布頭；另一種則是“壁溝式”，百葉窗收集板上所帶溝槽向貼塔壁環(huán)狀溝匯總后流入分布頭。前者優(yōu)點(diǎn)是裝配簡單，缺點(diǎn)是制造工藝復(fù)雜，進(jìn)料 取樣困難；后者的缺點(diǎn)是裝配復(fù)雜，優(yōu)點(diǎn)是制造工藝簡單，進(jìn)料、取樣容易。 分布頭也有多種形式，但以排管式分布頭較好，能允許有較高靜壓頭，分布比較均勻，且通氣截面大。 分布頭各小孔噴淋液體流速 V( / )ms與液體靜壓頭 H()m 關(guān)系如下式： V u gH? 年產(chǎn) 765噸對硝基乙苯分離工段工藝設(shè)計(jì)說明書（小設(shè)計(jì)） 13 其中， g－重力加速度； u－流速系數(shù)。與小孔直徑 及流速有關(guān)，在流速及孔徑變化不大情況下，可看成是一常數(shù)。 取 ? ， /g m s? 設(shè)噴淋小孔總面積為 F 2()m ，塔內(nèi)回流量為 Q 3( / )ms， 可知： F V u gH?? 設(shè)噴淋小孔數(shù)為 n，小孔直徑為 d()m ，則： 24F d n?? 65 ( )QH und? n， d， H，三參數(shù)都是越大越好，因?yàn)?n 越大分布越均勻， d 越大越不易堵， H 越大流速相對偏差越小，但三者是相互制約的。 n 過大是沒有意義的，在此選定每 42 2cm 截面（即 6cm 7cm）有一個噴淋點(diǎn)。 ∴ 21 3 .1 4 0 .84 1200 .0 0 4 2n ???? d 過份大也是沒有意義的，考慮能使 H 有比較合適數(shù)值和防止堵孔現(xiàn)象，我們選 d＝ 。 提餾段回流液量較大，應(yīng)選用此值計(jì)算靜壓頭。 要求每小時生產(chǎn)鄰位 ，即 3m （比重約為 1），回流比 R＝ ，進(jìn)料中對位含量 52%，鄰位體含量為 44％，沸點(diǎn)液相進(jìn)料。 430 . 0 8 0 7 1 0 . 0 8 0 7 1( ) ( 3 . 7 8 ) 1 . 3 6 1 0 /3 6 0 0 0 . 4 4 3 6 0 0 0 . 4 4Q R m s?? ? ? ? ? ? 2 65 ( )QH und? ? 4 2261 .3 6 1 00 .1 6 5 ( )0 .6 1 2 0 2 .5 1 0???? ? ? ? 年產(chǎn) 765噸對硝基乙苯分離工段工藝設(shè)計(jì)說明書（小設(shè)計(jì)） 14 由于加二偏差，各小孔靜壓頭不可能一致，使各小孔流量不一致，由式不難看出小孔流量相對偏差為靜壓頭相對偏差的 1/2。如要求各 小孔流量偏差 2％，則整個分布頭的不平度 2mm 。 由上式可以看出 H 正比于 2Q 。為使塔留有余量，允許 Q 值增至額定值的 倍 則 H 應(yīng)為 22( ) ( ) 0 ? ? ? 分布頭支架固定方式有兩種。一是直接放在填料上，優(yōu)點(diǎn)是：簡單；可起 壓填料作用，省去填料壓圈；噴淋小孔與填料很近，鉆孔偏斜對分布影響不大。，缺點(diǎn)是：填料頂面不易做得很平，影響分布均勻；每盤填料高度不易做得很準(zhǔn)，填料頂面位置較難控制。另一種是放在法蘭凸肩上。缺點(diǎn)是：噴淋小孔與填料距離較遠(yuǎn)，鉆孔偏斜時，對分布影響很大。優(yōu)點(diǎn)是：容易保證分布頭水平；裝卸方便。在此選用后一種固定方式。 冷凝器、再沸器換熱面積及熱量衡算 ⑴ 塔頂冷凝器 冷凝器傳熱系數(shù)選 用 240 /kcal mh ℃ [11] 1T 2T 1t 2t 已知 1T 為 405K(即為 405273=132℃ ),2t 為冷凝水進(jìn)口溫度 ,取 25℃ 。分別設(shè) 2T 、 1t 為75℃ 和 50℃ 1 2 2 11221( ) ( ) ( 132 50) ( 75 25 ) 50ln ln 75 25mT t T tt TtTt? ? ? ? ? ?? ? ? ???℃ 240 /K kcal m h? ℃ 240 /kJ m h?? ℃ 2168 /kJ m h? ℃ 硝基乙苯比熱： 100℃： pC ＝ ℃ = kJ/kg℃ = kJ/kg℃ 75℃ : pC = J/mol℃ = kJ/kg℃ = kJ/kg℃ ∴ 12 1 . 8 7 7 1 . 8 1 1 1 . 8 4 4 /22ppp CCC kJ kg? ?? ? ?℃ 年產(chǎn) 765噸對硝基乙苯分離工段工藝設(shè)計(jì)說明書（小設(shè)計(jì)） 15 1938 8 0 .7 5 /24G kg h?? 以 1Q 為計(jì)算基準(zhǔn) 44 8 0 .7 5 1 .8 4 4 ( 7 5 1 3 2 ) 0 .8 4 8 1 0 /pQ G C t k J h? ? ? ? ? ? ? ? ? 硝基乙苯的汽化熱 : 4058 . 7 9 8 . 7 9 2 3 . 5 5 /1 5 1 . 1 7v vb TH q kJ kgM? ? ? ? ? ∴ 43 8 0 .7 5 2 3 .5 5 0 .1 9 0 1 0 /vQ G H k J h? ? ? ? ? 1 2 3 4 5 6Q Q Q Q Q Q? ? ? ? ? 其中 : 1Q 物料帶入設(shè)備中的熱量 。 2Q 冷卻劑或加熱劑與設(shè)備和物料傳遞的熱量 。 3Q 過程的熱效應(yīng) 。 4Q 物料帶出設(shè)備的熱量 。 5Q 設(shè)備各部件所消耗的熱量 6Q 熱損失 2 3 4 5 Q Q Q Q? ? ? ? ? 42 1 .1 5 1 0 /Q kJ h? ? ? ? 2 mQ KA t?? 4 22 1 . 1 5 1 0 1 . 0 5 81 6 8 6 4 . 6 9mQAmKt ?? ? ? ??? ⑵ 塔釜再沸器 再沸器傳熱系數(shù)選用 280 /kcal mh ℃ [11] T 2t 1t 其中 1t 、 2t 為物料的進(jìn)出口溫度，分別為 431K(即 431273=158℃ ),444K(即年產(chǎn) 765噸對硝基乙苯分離工段工藝設(shè)計(jì)說明書（小設(shè)計(jì)） 16 444273=171℃ ),用 180℃的蒸汽加熱。 180 158 22mt t t? ? ? ? ? ?蒸 物 ℃ 280 /K kcal m h? ℃ 280 /kJ m h?? ℃ 2336 /kJ m h? ℃ 硝基乙苯比熱 1. 87 7 /pC kJ kg?℃ 2912 1 2 1 .3 3 /24G kg h?? 4448 . 7 9 8 . 7 9 2 5 . 8 2 /1 5 1 . 1 7v vb TH q kJ kgM? ? ? ? ? 43 1 2 1 .3 3 2 5 .8 2 0 .3 1 1 0 /vQ G H k J h? ? ? ? ? 1 2 3 4 5 6Q Q Q Q Q Q? ? ? ? ? 42 10 /Q kJ h? ? ? 4 20 .3 4 1 0 0 .4 63 3 6 2 2mQAmKt ?? ? ? ??? ⑶ 冷凝器和再沸器選型 a. 塔頂冷凝器選型 選用重力回流臥式冷凝器 ,優(yōu)點(diǎn) :傳熱系數(shù)大 ,運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用最少 ,適于小量生產(chǎn) 。缺點(diǎn) :要高位安裝。 選取傳熱面積為 的固定管板式換熱器。 表 分餾塔塔頂冷凝器基本參數(shù)列表 公稱直徑 /DN mm 公稱壓力 /PN Mpa 管程數(shù) N 管子根數(shù) n 中心排管數(shù) 管程流通面積2/m 計(jì)算換熱面積2/m 換熱管長度/Lmm 159 1 15 5 1500 b．塔釜再沸器選型 選擇立式熱虹吸式。優(yōu)點(diǎn)：傳熱系數(shù)大，