【導(dǎo)讀】年產(chǎn)30萬噸苯乙烯車間粗苯乙烯精餾工段的工

　　

【正文】 mm RTMPV? 119. 05 125. 42 4 129. 4 273. 15? ???（ ）3/kgm 液相平均密度計(jì)算 液相平均密度依下式計(jì)算，即 ?? iim a1 ??L 塔頂液相平均密度的計(jì)算 由 Dt =℃ ,查手冊(cè)得 A? =817kg∕ m3 ?B? 3/kgm m 1 8 1 7 .80 .9 9 9 0 .0 0 18 1 7 1 0 0 0 .8LD? ???（ ）3/kgm 進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算 : 由 ?Ft ℃ ,查手冊(cè)得 A? = 3/kgm ?B? m 1 7 9 7 . 30 . 0 0 2 10 . 9 9 7 9 / 7 9 5 . 6 9 9 3 . 8LF? ???（ ）3/kgm 精餾段液相平均密度為 ?mL? (+)/2= 3/kgm 液體平均表面張力計(jì)算 液體平均表面張力依下式計(jì)算，即 ?? iim x ??L 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算 由 Dt =℃ ,查手冊(cè)得 26 ?A? ∕ m ?B? ∕ m ?mLD? + =∕ m 進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算 : 由 ?Ft ℃ ,查手冊(cè)得 ?A? ∕ m ?B? ∕ m mLF? = + =∕ m 精餾段液相平均表面張力為 mL? =（ +） /2=∕ m 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 塔徑的計(jì)算 精餾段的氣、液相體積流率為 mm13 61 .3 6 12 5. 46 10 .6 436 00 36 00 4. 46VSVVMV ? ?? ? ??s/m3 3mm9 6 0 . 9 6 1 2 6 . 0 5 0 . 0 4 2 m s3 6 0 0 3 6 0 0 8 0 7 . 5LS LLML??? ? ?? 由m ax LVVuC????? 式中 C 由式計(jì)算，其中的 20C 由課本查取，圖的橫坐標(biāo)為 1h 2h0 . 0 4 2 3 6 0 0 8 0 7 . 51 0 . 6 4 3 6 0 0 4 . 4 6LVLV ?? ?? ? （ ）= 取板間距 ? ，板上液層高度 hL =，則 TH hL == 查圖得 20C = 0. 20. 220 ( ) 20LCC ? ??? ? ????? 27 m a x 1 .3 4 2 m sLVVC ??? ???? 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 U= max? ? =∕ s 4 4 1 0 . 6 4 3 . 8 00 . 9 3 9 4SVDmu?? ?? ? ?? 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 D= 塔截面積為 223 .8 3 .8 1 1 .3 4 m44TAD??? ? ? ? ? 實(shí)際空塔氣速為 10 .64 38 m s11 .34u ?? 精餾塔有效高度的計(jì)算 精餾段有效高度為 ??? THNZ ）（ 精精 1 （ 281） = 提餾段有效高度為 ??? THNZ ）（ 提提 1 （ 181） = 在進(jìn)料板上方開一人孔，其高度為 故精餾塔的有效高度為 Z= ??? ZZ ++= 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 溢流裝置計(jì)算 因塔徑為 D=，可選雙溢流 [17]弓形降液管，采用凹形受液盤。各項(xiàng)計(jì)算如下： 堰長(zhǎng) Wl 取 Wl == = 溢流堰高度 Wh 取 OWLW hhh ?? 28 選用平直堰，堰上液層高度 OWh 由下式計(jì)算 即 32hl10 ?????????WOWLE 近似取 E=1，則 23h2 .8 4h 1 0 .0 3 9 m1 0 0 0 lOWWL??? ? ????? 取板上清液層高度 Lh =100mm 故 Wh == 弓形降液管寬度 fd AW 和截面積 由 l ? 查課本圖 得 圖 弓形降液管參數(shù)圖 f TAA ? 2 d ? 故 fA = TA = = 29 ?? DW = 依下式驗(yàn)算液體在降液管中提留時(shí)間 ? ，即 fh3600 36 00 0. 47 63 0. 45 . 04 2 36 00TAHL? ??? ? ??5s 故降液管設(shè)計(jì)合理。 降液管底隙高度 h0 10h0 l3600h ?WL? 取 10 ? ? ∕ s 則0 0. 04 2 36 00h 0. 08 03 m36 00 2. 09 0. 25????? 0h h 0 . 0 6 1 0 . 0 8 0 3 0 . 0 1 9 3 mW ? ? ? ?＜ 故降液管底隙高度設(shè)計(jì)不合理。 應(yīng)選用凹形受液盤，深度為 h m? 塔板布置 ① 塔板的分塊 因 D≥ ，故塔板采用分塊式。查課本得，塔板分為 3 塊。 ② 邊緣區(qū)寬度確定 取 1s s c0 .0 7 m 0 .0 7 mW W W? ? ?，[18] ③ 開孔區(qū)面積計(jì)算 開孔區(qū)面積 Aa按下式計(jì)算，即 22 2 1a r2 r s in1 8 0 rA ???? ?? ? ?（ ） 其中ds 1 .9 0 .3 1 9 2 0 .0 7 1 .5 8 m2D WW? ? ? ? ? ? ? ?（ ） （ ） r m2CD W? ? ? ? ? 故 ）（ rs in1 8 0rr2 1222a ???? ????A= 2m ④ 篩孔計(jì)算及其排列 30 所處理的物系無腐蝕性，可選用 ? =3mm 碳鋼板，取篩孔直徑 d=5mm。 篩孔按正三角形排列，取孔中心距 t 為 t=3d=3 5=15mm 篩孔數(shù)目 n 為 0221 . 1 5 5 1 . 1 5 5 9 . 9 0n 5 0 8 2 0t 0 . 0 1 5A ?? ? ? 個(gè) 篩孔按正三角形排列，開孔率為 % 220 ?????????? ）（? 氣體通過閥門的氣速為 s001 0 .6 4 1 0 .6 4 m0 .1 0 1 9 .9 0VA? ? ? ??∕ s 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 塔板壓降 ① 干板阻力 ch 計(jì)算 干板阻力 ch 由下式計(jì)算，即 ????????????????? L??? v200c 由 00 ??? ，查圖得，? 故 2c 10 .6 4 4. 46h 0. 05 1 0. 05 35 m0. 77 2 80 7. 5? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? 液 柱 ② 氣體通過液層的阻力 h1計(jì)算 氣體通過液層的阻力 h1由下式計(jì)算，即 1hhL?? a f 10 .6 5 0. 98 0 /11 .3 4 0. 47 63ST V msAA? ? ? ??? 1 / 2 1 / 20 0 . 8 5 3 4 . 4 6 1 . 8 0 1 k g / ( )F m s? ? ? 查圖得， ?? 31 故 1 o wh h h h 0 . 5 6 0 . 0 9 0 . 0 3 9 0 . 0 7 2 2LW m??? ? ? ? ? ?（ ） （ ） 液 柱 ③ 液體表面張力的阻力 ?h 由下式計(jì)算，即 304 4 2 0 . 0 8 1 0h 0 . 0 0 2 0g d 8 0 7 . 5 9 . 8 1 0 . 0 0 5LL m??? ???? ? ??? 液 柱 氣體通過每層塔板的液柱高度 可下式計(jì)算ph ，即 p c 1h h h h?? ? ? ?ph ++= 液柱 氣體通過每層塔板的壓降為 ??? gh pp LP ? = 液面落差 對(duì)于篩板塔，液面落差很小，且塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。 液沫夾帶 液沫夾帶量由下式計(jì)算，即 3. 26 af 10e hVLTH?? ? ???? ????? fh 2 .5 h 2 .5 0 .1 0 .2 5 mL? ? ? ? 故 3. 2635 .7 1 0 0 .9 8e 0 .0 4 5 9 k g2 0 .0 8 1 0 0 .4 5 0 .2 5V ????????????? 液∕ kg 氣 液 /kg 氣 故本設(shè)計(jì)在液沫夾帶在允許的范圍內(nèi) . 漏液 對(duì)篩板塔，漏液點(diǎn)氣速 0 min?， 可由下式計(jì)算，即 0 m i n 4 . 4 0 . 7 7 2 0 . 0 0 5 6 0 . 1 3 h h ) LLV? ???? ? ? ?， （ ） =∕ s 實(shí)際孔速 0 ? ∕ s 穩(wěn)定系數(shù)為 K= 00 ,m in1 0 .6 4 1 .7 36 .1 5 7uu ??﹥ 故設(shè)計(jì)中無明顯漏液。 32 液泛 為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高 dH 應(yīng)服從下式的關(guān)系： ）（ wd h?? THH ? 苯乙烯 焦油物系屬一般物系，取 ?? ，則 wh 0 . 5 0 . 4 5 0 . 0 9 0 . 2 6 5 mTH? ? ? ? ?（ ） （ ） 而 dpd hhh ??? LH 板上不設(shè)進(jìn)口堰， dh 可由下式計(jì)算，即 2d0h = 0. 15 3( ) 0. 00 1 m? ? 液 柱 dH =++= 液柱 ）（ wd h?? THH ? 故本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。 33 第 7 章 精餾塔工藝參數(shù)匯總 通過對(duì)整個(gè)工藝流程和苯乙烯精餾塔進(jìn)行了物料衡算，熱量衡算，以及對(duì)苯乙烯精餾塔的塔徑、 塔高及其他相關(guān)參數(shù)的計(jì)算， 理論上進(jìn)行了尺寸計(jì)算及選擇。并且分別對(duì)精餾段、提餾段進(jìn)行校核。年產(chǎn) 30萬噸苯乙烯車間粗苯乙烯車間精餾工段的工藝設(shè)計(jì)如下表 所示： 表 篩板塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 計(jì)算數(shù)據(jù) (精餾段 /提餾段） 1 平均溫度 tm ℃ 2 平均壓力 Pm kPa 3 氣相流量 Vs m3 /h 4 液相流量 Ls m3 /h 5 實(shí)際塔板數(shù) Nt 45 6 有效高度 Z m 7 塔徑 D m 8 板間距 HT m 9 溢流形式（降液管） 雙溢流弓形 10 堰長(zhǎng) lw m 11 堰高 hw m 12 板上液層高度 hl m 13 堰上液層高度 how m 14 底隙高度 ho m 15 安定區(qū)高度 Wd m 16 邊緣區(qū)高度 Wc m 17 開孔區(qū)面積 Ao m2 18 篩孔直徑 do m 19 篩孔數(shù)目 N 50820 20 孔中心距 t m 21 開孔率 Φ 34 22 空塔氣速 U m3 /s 23 篩孔氣速 Uo m3 /s 24 穩(wěn)定系數(shù) K 25 停留時(shí)間 θ S 26 負(fù)荷上限 m3 /s 液泛夾帶 27 負(fù)荷下限 m3 /s 漏液控制 28 液沫夾帶 ev Kg 液 /kg 氣 29 氣相負(fù)荷上限 Vs(max) m3 /s 30 氣相負(fù)荷下限 Vs(min) m3 /s 35 結(jié) 論 、熱量衡算及一系列的工藝計(jì)算，理論上得到了粗苯乙烯精餾工段的主體設(shè)備苯乙烯 焦油精餾塔的主要工藝參數(shù)，其中塔徑 ，塔高 ，實(shí)際理論板層數(shù) 45塊，全塔效率 。 ，設(shè)備簡(jiǎn)單，改變生產(chǎn)品種容易，工藝投資收益高，經(jīng)濟(jì)效益很好。 ，脫氫生產(chǎn)出苯乙烯；先后經(jīng)過冷凝、壓縮油水分離粗餾、精餾收集苯乙烯 。生產(chǎn)技術(shù)成熟、可靠，工藝合理，原料成本相對(duì)較低，產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)率都很高。還有這個(gè)生產(chǎn)工藝流程， 操作和設(shè)備都比較穩(wěn)定，收效快，適合大型企業(yè)選用。 。生產(chǎn)中注重對(duì)“三廢”的處理，適應(yīng)綠色工藝的步伐，在較大程度上減少了對(duì)環(huán)境的污染。 綜上所述本工藝設(shè)計(jì)是可行的，而且很有設(shè)計(jì)建設(shè)價(jià)值。 36 參考文獻(xiàn) [1]蔡麗娟 .苯乙烯生產(chǎn)技術(shù) [J].化工進(jìn)展， 2020（ 3） :7478. 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