【正文】 罐液面控制 0~1m 乙烯 ρ L=420 5 HIC01 釜液面控制 0~3m 乙烷 ρ L=450 6 TIC01 釜溫控制 0~20℃ 乙烷 ρ L=450 化工原理 課程設(shè)計(jì) 44 附錄 1 過程工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 (一 ) 乙烯 —— 乙烷精餾裝置設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 班級(jí) 學(xué)號(hào) 表 1 中圈上序號(hào)的設(shè)計(jì)方案包括了個(gè)人本次課程設(shè)計(jì)的參數(shù)。 一、設(shè)計(jì)條件 工藝條件：飽和液體進(jìn)料，進(jìn)料乙烯含量 %65xf ? (摩爾百分?jǐn)?shù) ) 塔頂乙烯含量 %99xD ? ，釜液乙烯含量 %1?wx ，總板效率為。 操作條件：建議塔頂操作壓力 (表壓 )。 安裝地點(diǎn)：大連。 其他條件見表 1。 表 1設(shè)計(jì)方案 序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 塔板設(shè)計(jì)位置 塔頂 塔頂 塔頂 塔頂 塔頂 塔頂 塔頂 塔頂 塔板形式 篩板 篩板 篩板 篩板 篩板 篩板 篩板 篩板 處理量 (kmol/h) 100 100 100 140 140 140 180 180 回流比系數(shù)R/Rmin 化工原理 課程設(shè)計(jì) 45 續(xù)表 1 序號(hào) 9 10 11 12 13 14 15 16 塔板設(shè)計(jì)位置 塔頂 塔頂 塔頂 塔頂 塔頂 塔頂 塔頂 塔頂 塔板形式 篩板 篩板 篩板 篩板 浮閥 浮閥 浮閥 浮閥 處理量 (kmol/h) 180 210 210 210 100 100 100 140 回流比系數(shù)R/Rmin 續(xù)表 1 序號(hào) 17 18 19 20 21 22 23 24 塔板設(shè)計(jì)位置 塔頂 塔頂 塔頂 塔頂 塔頂 塔頂 塔頂 塔頂 塔板形式 浮閥 浮閥 浮閥 浮閥 浮閥 浮閥 浮閥 浮閥 處理量 (kmol/h) 140 140 180 180 180 210 210 210 回流比系數(shù)R/Rmin 續(xù)表 1 序號(hào) 25 26 27 28 29 30 31 32 塔板設(shè)計(jì)位置 塔底 塔底 塔底 塔底 塔底 塔底 塔底 塔底 塔板形式 篩板 篩板 篩板 篩板 篩板 篩板 篩板 篩板 處理量 (kmol/h) 100 100 100 140 140 140 180 180 回流比系數(shù) 化工原理 課程設(shè)計(jì) 46 R/Rmin 續(xù)表 1 序號(hào) 33 34 35 36 37 38 39 40 塔板設(shè)計(jì)位置 塔底 塔底 塔底 塔底 塔底 塔底 塔底 塔底 塔板形式 篩板 篩板 篩板 篩板 浮閥 浮閥 浮閥 浮閥 處理量 (kmol/h) 180 210 210 210 100 100 100 140 回流比系數(shù)R/Rmin 續(xù)表 1 序號(hào) 41 42 43 44 45 46 47 48 塔板設(shè)計(jì)位置 塔底 塔底 塔底 塔底 塔底 塔底 塔底 塔底 塔板形式 浮閥 浮閥 浮閥 浮閥 浮閥 浮閥 浮閥 浮閥 處理量 (kmol/h) 140 140 180 180 180 210 210 210 回流比系數(shù)R/Rmin 二、工藝設(shè)計(jì)要求 1 完成精餾塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算； (1) 塔高、塔徑 (2) 溢流裝置的設(shè)計(jì) (3) 塔盤布置 (4) 塔盤流動(dòng)性能的校核 化工原理 課程設(shè)計(jì) 47 (5) 負(fù)荷性能圖 2 完成塔底再沸器的設(shè)計(jì)計(jì)算； 3 管路尺寸的確定、管路阻力計(jì)算及泵的選擇； 4 其余輔助設(shè)備的計(jì)算及選型； 5 控制儀表的選擇參數(shù)； 6 用 3圖紙繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖及主要設(shè)備 (精餾塔和再沸器 )的工藝條件圖各一張； 7 編寫設(shè)計(jì)說明書。 三、 其它要求 6． 本課程的設(shè)計(jì)說明書分兩本裝訂，第一本為工藝設(shè)計(jì)說明書，第二本為機(jī)械設(shè)計(jì)說明書。 7． 12周完成工藝設(shè)計(jì)后，將塔的計(jì)算結(jié)果表交由指導(dǎo)老師審核簽字 合格后，方可進(jìn)行 34 周的機(jī)械設(shè)計(jì)。 8． 圖紙一律用計(jì)算機(jī)（電子圖板）出圖。 四、參考資料 《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》，匡國柱、史啟才主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2021 年。 《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》（有機(jī)卷），劉光啟、馬連湘、劉杰主編，化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 年。 《化工物性算圖手冊》，劉光啟、馬連湘、劉杰主編，化學(xué)工業(yè)出版社， 2021化工原理 課程設(shè)計(jì) 48 年。 《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》，盧煥章，劉光啟、馬連湘、劉杰主編 ,化學(xué)工業(yè)出版社， 1982 年。 《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》（續(xù)篇），馬沛生，化學(xué)工業(yè)出版社， 1993 年。 《石 油化工設(shè)計(jì)手冊》，王松漢，化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 年。 3） 時(shí)間安排 1. 6 月 20日上午 8 點(diǎn)上課，地點(diǎn)化工綜合 B202 2. 6 月 21日上午 8 點(diǎn)上課，地點(diǎn)待定 c. 答疑時(shí)間，見化院通知 d. 7月 1日下午提交報(bào)告，每人自行提交，在提交報(bào)告同時(shí)進(jìn)行面試，提交報(bào)告同時(shí)帶塔的計(jì)算結(jié)果表經(jīng)老師審核簽字，考試時(shí)間見附件。 化工原理 課程設(shè)計(jì) 49 附錄 2 精餾塔及再沸器計(jì)算結(jié)果匯總 塔計(jì)算結(jié)果表 （ 1）操作條件及物性參數(shù) 操作壓力：塔頂 （絕壓） 塔底 （絕壓） 操作溫度：塔頂 17 ℃ 塔底 5 ℃ 名稱 氣相密度（ Kg/m3） 35 液相密度（ Kg/m3） 420 氣相體積流率（ m3/h） 液相體積流率（ m3/h） 液相表面張力（ dyn/cm） (2) 塔板主要工藝尺寸及水力學(xué)核算結(jié)果 名稱 名稱 塔內(nèi)徑 D（ m） 空塔氣速 u（ m/s） 板間距 HT（ m） 泛點(diǎn)率 u/uf 液流型式 單流型 動(dòng)能因子 F0 降液管截面積與塔截面積比Ad/AT 孔口流速 U0（ m/s） 出口堰堰長 lw（ m） 降液管流速 Ub（ m/s） 弓形降液管寬度 bd（ m） 穩(wěn)定系數(shù) k 出口堰堰高 hw（ mm） 32 溢流強(qiáng)度 uL（ m3/mh） 降液管底隙 hb（ mm） 40 堰上液層高度 how（ mm） 40 邊緣區(qū)寬度 bc（ mm） 50 每塊塔板阻力 hf（ mm） 化工原理 課程設(shè)計(jì) 50 安定區(qū)寬度 bs（ mm） 70 降液管清液層高度 Hd（ mm） 板厚度 b（ mm） 4 降液管泡沫層高度Hd/216。(mm) 浮閥（篩孔）個(gè)數(shù) 67 降液管液體停留時(shí)間 ι（ s） 浮閥（篩孔）直徑（ mm） 39 底隙流速 ub（ m/s） 開孔率（ %） 氣相負(fù)荷上限（ m3/h） 900 氣相負(fù)荷下限（ m3/h） 240 操作彈性 再沸器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果表 管程 殼程 物料名稱 進(jìn)口 乙 烷 蒸汽 出口 乙 烷 熱水 流量 Kg/h 進(jìn)口 出口 操作溫度 186。C 進(jìn)口 5 100 出口 5 100 操作壓力 MPa 定性溫度 186。C 5 100 液 體 密度 kg/m3 420 導(dǎo)熱系數(shù) W/m● 186。C 熱容 kJ/kg● 186。C 粘度 Pa● S 表面張力 N/m 氣化潛熱 kJ/kg 氣 體 密度 kg/m3 35 導(dǎo)熱系數(shù) W/m● 186。C 熱容 kJ/kg● 186。C 粘度 Pa● S 氣化潛熱 kJ/kg 285 設(shè) 備 形式 立式熱虹吸式 臺(tái)數(shù) 1 殼體內(nèi)徑 mm 600 殼程數(shù) 1 化工原理 課程設(shè)計(jì) 51 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 管徑 mm Φ 25 管心距 mm 管長 mm 3000 排列方式 正三角形 管數(shù)目（根） 73 折流板數(shù)（個(gè)） 0 傳熱面積 m2 折流板間距 mm 管程數(shù) 1 材質(zhì) 碳鋼 接管尺寸 mm 進(jìn)口 100 出口 250 主要計(jì)算結(jié)果 管程 殼程 流速 m/s 傳熱膜系數(shù) W/m2● 186。C 污垢熱阻 m2● 186。C /w 阻力損失 MPa 熱負(fù)荷 kW 傳熱溫差 186。C 總傳熱系數(shù) W/m2● 186。C 裕度 % 66 備注 因?yàn)闅こ虨轱柡驼羝淠詿o折流板 化工原理 課程設(shè)計(jì) 52 附錄 3 主要符號(hào)說明 符號(hào) 意義與單位 符號(hào) 意義與單位 A 塔板上方氣體通道截面積 m2 Z 塔高 m Aa 塔板上有效傳質(zhì)區(qū)面積 m2 α 相對(duì)揮發(fā)度 Ad 降液管截面積 m2 Fa 氣體的動(dòng)能因子 kg1/2/(s*m1/2) Ao 板孔總截面積 m2 Nt 理論塔板數(shù) AT 塔截面積 m2 Np 實(shí)際塔板數(shù) b 液體橫過塔板流動(dòng)時(shí)的平均寬度 m n 浮閥個(gè)數(shù) bc 塔板上邊緣寬度 m p 系統(tǒng)總壓力 kPa 組分分壓 kPa bd 降液管寬度 m Δ pf 塔板阻力降 N/ m2 bs 塔板上入口安定區(qū)寬度 m Φ 熱負(fù)荷 w(kw) b’ s 塔板上出口安定區(qū)寬度 m qnD 餾出液摩爾流量 kmol/h C 計(jì)算液泛速度的負(fù)荷因子 qnF 進(jìn)料摩爾流量 kmol/h C20 液體表面張力 20mN/m 時(shí)的負(fù)荷因子 qm 質(zhì)量流量 kmol/h Co 孔流系數(shù) qnL 液相摩爾流量 kmol/h D 塔徑 m qnv 氣相摩爾流量 kmol/h do 浮閥孔直徑 m qnW 釜液摩爾流量 kmol/h ET 塔板效率 液流收縮系數(shù) qVLh 液相體積流量 m3 /h qVLs 液相體積流量 m3 /s hσ 克服液體表面張力的阻力 m qVVh 氣相體積流量 m3 /h how 堰上方液頭高度 m qVVs 氣相體積流量 m3 /s hw 堰高 m R 回流比 K 相平衡常數(shù) r 摩爾汽化潛熱 kj/kmol k 塔板的穩(wěn)定性系數(shù) T 熱力學(xué)溫度 K lw 堰長 m t 攝氏溫度 ℃ M 摩爾質(zhì)量 kg/kmol FLV 兩相流動(dòng)參數(shù) ρ 密度 kg/m3 hd 液體流過降液管底隙的阻力 m σ 液體表面張力 mN/m Hd 氣相摩爾焓 kj/kmol τ 時(shí)間 s H’ d 降液管內(nèi)清液層高度 m Φ 降液管中泡沫層的相對(duì)密度 Hf 降液管內(nèi)泡沫層高度 m φ 浮閥的開孔率 HT 塔板間距 m hb 降液 管底隙 m hf 塔板阻力（以清液層高度表示 m） u 設(shè)計(jì)或操作氣速 m/s 化工原理 課程設(shè)計(jì) 53 ht 塔板上的液層阻力（以清液層高度表示 ） m ua 通過有效傳質(zhì)區(qū)的氣速 m/s ho 干板阻力 （以清液層高度表示） m uf 液泛氣速 m/s h’ o 嚴(yán)重漏液時(shí)的干板阻力 m uo 閥孔氣速 m/s u’ o 嚴(yán)重漏液時(shí)相應(yīng)的篩孔氣速 m/s zf 進(jìn)料的摩爾分?jǐn)?shù) x 液相摩爾分?jǐn)?shù) y 氣相摩爾分?jǐn)?shù) 下標(biāo) : 組分名稱 min 最小 c 冷卻水 max 最大 D 餾出液 n 塔板序號(hào) e 平衡 opt 適宜 F 進(jìn)料 q 精餾段、提餾段交點(diǎn) h 小時(shí) R 再沸器 i 組分名稱 s 秒 j 組分名稱 V 氣相 l 液相 w 釜液 ’ 提餾段 176。 飽和 化工原理 課程設(shè)計(jì) 54 附錄 4 參考文獻(xiàn) 1.《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》，匡國柱、史啟才主編，化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 年。 2.《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》劉光啟，劉杰主編，化學(xué)化工出版社，2021 年。 3.《化工物性算圖手冊》，劉光啟、馬連緗、劉杰主編，化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 年。 4.《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》，盧煥章，化學(xué)工業(yè)出版社， 1982 年。 5.《石油化 工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》，（續(xù)篇），馬沛生，化學(xué)工業(yè)出版社，1982 年。 6.《石油化工設(shè)計(jì)手冊》，王松漢，化學(xué)工業(yè)出版書， 2021年。 7.《化工原理》（下冊）