【導(dǎo)讀】蒸餾采用兩塔連續(xù)式餾分工藝流程。通過已知數(shù)據(jù)計算整個生產(chǎn)過程的主要設(shè)備。的工藝尺寸，并進行非工藝部分的設(shè)計。詳細(xì)論述了工藝流程。此外還進行蒽塔和餾分塔的物料衡算和熱量衡算。對蒽塔、餾份塔、冷凝冷卻器等設(shè)備進行計算與選型。程、瀝青冷卻工業(yè)中所產(chǎn)生的問題——瀝青煙的凈化。完成工藝流程圖、蒸。餾車間的設(shè)備布置圖、平面立面布置圖和主體設(shè)備（管式爐）圖。

　　

【正文】 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁 I239。——6千克 /厘米 2400℃ 過熱水蒸氣的焓 ， 取 I139。= 卡 /千克 ⑶ 焦油在二段內(nèi)吸收的熱量 二段焦油出口溫度 400℃ ，其焓為 /千克，則焦油在二段內(nèi)所吸收的熱量為： Q5=（ G ） （ I400 I110） =（ 10101）（ ） = /小時 式中 ： I400、 I110——焦油在二段 出口與入口溫度下的焓 ， 千焦 /千克 加熱與蒸發(fā)焦油中水份所需的熱量 Q6=10078（ ） = /時 = /小時 式中 ： ——無水焦油中所含的水份 、 ——二段出口狀態(tài)下過熱水蒸汽和二段入口狀態(tài)下水 的焓，千卡 /千克 則二段的有效耗熱量為： Q5+Q6=+ = /小時 = /小時 總有效熱量： QS=1773726++= /小時 熱損失 ⑴ 廢氣帶走的熱量 當(dāng)空氣過剩系數(shù) α=，廢氣溫度 t=400℃ 時，廢氣帶走的熱量占總熱量： %100?? etQVCX %1004160 ???? =20% 式中： V——濕廢氣體積，在 α=， 1標(biāo)米 3 濕煤氣能生成 3的濕廢氣 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 18 頁 C——400℃ 廢氣的平均比熱 C=（ +++） = /標(biāo)米 3℃ = /標(biāo)米 3攝氏度 上述計算式中的各數(shù)據(jù)為廢氣中各組成的量及其比熱，后者可由表 。 ⑵ 爐體的散熱損失 取輻射段和對流段的總熱損失占總耗熱量的 5%。 表 不同溫度下幾種氣體和蒸汽的平均比熱 溫度 ℃ 比熱，千卡 /標(biāo)米 3℃ 溫度 ℃ 比熱，千卡 /標(biāo)米 3℃ N2 O2 H20 CO2 N2 O2 H20 CO2 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 熱效率 取熱效率 η=76% 總熱消耗量： 11402687. 1 /76% sQ ? 千 焦 小 時 煤氣耗量 32727915. 6 6564160 ? 標(biāo) 米 濕 煤 氣 濕煤氣重度： r=(+++++++） /100 = /標(biāo)米 3 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 19 頁 式中 ： 、 、 、 、 、 、 、 ——分 別為 CO CmHn、O CO、 H CH N H2O在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體重度，千克 /標(biāo)米 3 濕煤氣的重量流量： W=656= /時 廢氣量 當(dāng) α=，每 1標(biāo)米 3濕煤氣產(chǎn)生的廢氣量為： +++= /標(biāo)米 3 則廢氣量為 WG為： WG=656= /時 管式爐的計算與選型 輻射段計算 焦油二段加熱的有效熱負(fù)荷為 56Q Q Q 6 5 8 6 3 2 0 .1 /? ? ? 千 焦 小 時，占總有效熱負(fù)荷 千焦 /時的 79%。通常輻射段的熱負(fù)荷為全爐熱負(fù)荷的 70～80%。因此，將輻射段作為二段加熱。 估算輻射管管壁平均溫度 12 1 1 0 4 0 0( 3 0 ~ 6 0 ) 4 0 2 9 522W ttTC? ?? ? ? ? ? 式中： t t2——原料焦油在輻射段入口處和出口處的溫度 ,℃ 輻射段加熱面積 21 1575674. 7 8 7 .518900QA q? ? ? 米 式中： Q ——輻射段熱負(fù)荷，千 卡 /時 q——輻射段表面積熱強度，千 卡 /米 2時 輻射管管徑及管心距 （ 1） 管徑選擇 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 20 頁 1 1 1 0 1 0 1 0 . 0 7 13 0 3 0 3 . 1 4 1 7 0 0itGd Nm?? ? ??? 米 式中： di——管內(nèi)徑，米 mt——管內(nèi)流體重量流速，千克 /米 2秒 按實際情況，焦油管式爐重量速度選取 650～ 950。此時，相當(dāng)于管內(nèi)線速度為 ～ 米 /秒，今取 mt=700 千克 /米 2秒 G——管內(nèi)焦油流量，取 G=13889 千克 /時 N——管程數(shù) 選用 φ896 ， Cr5Mo 石油裂化鋼管。 （ 2） 管心距 C 加大管心距可以提高管表面熱強度，管心距一般采用 2dc（外徑），此處取C=105 毫米。 輻射段爐體尺寸 （ 1） 輻射管 總長 及根數(shù) 1 8 7 . 5 3133 . 1 4 0 . 0 8 9cAL d?? ? ?? 米 對于不設(shè)輻射錐 或折煙板的圓筒爐，火焰直接照射遮蔽管，因此，把遮蔽管當(dāng)作輻射管看待。 遮蔽管長度可取輻射管總長的 5～ 10%，設(shè)為 7%。則遮蔽管總長： 7 7 313 21. 9ZLL? ? ? ? 米 輻射管有效長度（露出長度）與爐膛大小及火嘴結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般圓筒爐的高徑比，即 ~39。 ?DLi 小爐高徑比應(yīng)大些。取 Li= 米，則輻射管根數(shù)： 3 1 3 2 1 .9 4 8 .56 .0ZiLLn L? ?? ? ? 取 n=48 根 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 21 頁 （ 2） 爐管節(jié)圓直徑 D′ 將 48 根爐管分為 6 組，其中 每 組為 8 根 。 組間管心距取 為 370 毫米， 則節(jié)圓直徑 D′為： 39。 0 . 1 5 4 8 0 . 3 7 6 3D ?? ? ??? 米 / 3 2iLD? ? ?高 徑 比 （ 3） 爐膛直徑 一般爐管中心距爐膛內(nèi)壁約為 3dc。即 3 3 3 3 D d? ? ? ? ? ? ? ? 米 當(dāng)量冷平面 αAcp 火焰和赤熱煙氣的部分，輻射熱能直接傳給管組，并為管組所吸收。另一部分熱能通過爐墻，再度輻射至爐內(nèi)，然后再被管組所吸收，其余部分熱能上升至對流段。這種復(fù)雜情況，在設(shè)計計算中，為簡化計算，以當(dāng)量冷平面來代替管排進行計算。當(dāng)量冷面為理想黑平面，與管排具有相同的吸收能 力。 對于輻射管，當(dāng)量冷平面 21 0 .9 4 4 8 6 0 .1 5 4 0 .6cpA n LC?? ? ? ? ? ? ? 米 式中： α——有效吸收因數(shù)，為管心距與管徑之比的函數(shù)，查圖得 α= n——輻射管根數(shù) L——輻射管有效長度，米 C——管心距，米 對于遮蔽管，因遮蔽管的后面沒有再輻射的爐墻，故不能吸收再輻射熱，但由于赤熱氣體直接流過遮蔽管，籍對流傳熱給它的熱量遠(yuǎn)較一般輻射管為高，此對流熱用以補償再輻射而有余，故設(shè) α=1。遮蔽管每排 5 根，每根有效長 米。則當(dāng)量冷平面： 22 1 5 2. 2 0. 15 1. 65cpA nLC??? ? ? ? ? ? 米 總當(dāng)量冷平面： 24 0 .6 1 .6 5 4 2 .2 5cpA? ? ? ? 米 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 22 頁 爆露磚墻面積 AR 全部磚墻面積： 23 . 2 6 73 . 1 4 3 . 2 6 7 6 7 822DF D H? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? 米 式中： H——爐膛高，米 D——爐膛直徑，米 暴露磚墻面積： 278 42 .2 5 37 .7 5R c pA F A?? ? ? ? ?? 米 氣體輻射率 在爐膛內(nèi)的燃燒氣體中，只有 CO2 和水汽等三原子氣體具有顯著的輻射能力，所以煙氣的輻射能力取決于該氣體的濃度、爐膛尺度和煙氣溫度（即 CO2和水汽在煙氣中的分壓 P、氣層的平均輻射長度 L 和煙氣溫度）有關(guān)。而氣層的平均輻射長度與爐膛高徑比和爐膛直徑的關(guān)系如下： 高徑 比 =1 時， L=2/3D 米 高徑比 ≥ 2 時， L=D 米 由于高徑比等于 2， 所以 氣層平均輻射長度 7LD?? 米 CO2和水汽的分壓 P，當(dāng) α= 時 ???p 式中： 、 ——分別為煙氣中 CO2和水汽的體積 ——煙氣量 0. 27 8 3. 26 7 0. 90 8PL ? ? ? ?大 氣 壓 米 設(shè)煙氣溫度 t=600℃ ，查圖 得氣體輻射率為 設(shè)煙氣溫度 t=900℃ ，查圖 得氣體輻射率為 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 23 頁 圖 氣體輻射率 交換因數(shù) F 交換因數(shù) F 依賴于氣體輻射率和暴露磚墻面積的再輻射量。后者以暴露磚墻面積 和當(dāng)量冷面積的比值作為函數(shù)進行計算，即： 3 7 .7 5 0 .8 9 34 2 .2 5RCPAA? ?? 設(shè)煙氣溫度 t=600℃ ，查圖 得交換因數(shù) F= 設(shè)煙氣溫度 t=600℃ ，查圖 得交換因數(shù) F= 圖 氣體的交換因數(shù) 輻射段氣體出口溫度 輻射段的熱平衡，輸入熱量 : 燃料的總發(fā)熱量 Qn， 千焦 /時 空氣顯熱 qn, 千焦 /時 燃料顯熱 qf， 千焦 /時 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 24 頁 輸出熱量： 二段熱焦油帶出的熱量（有效熱） QI千焦 /時 爐體熱 損失 qL, 千焦 /時 煙氣帶走的熱量 qz, 千焦 /時 則熱平衡式為： Qn+qn+qf= Q1+qL+qz或 Q1= Qn+qn+qfqLqz 等式兩邊均除以 αAcpF 1 (1 )fn l nzC P n n n n C Pqq q qA F Q Q Q Q A F? ? ? ? ??? 上式中的 qn/Qn、 qf/Qn 值甚小，故可忽略不計，則 1 (1 )lnzCP n n CPqqA F Q Q A F? ? ??? 當(dāng)煙氣溫度 tp =600℃ 時 330 .3 4 6 6 0 0 5 .7 9 1 1 2 0 2 / 5 0 2 4zq ? ? ? ? ?千 卡 標(biāo) 米 濕 煤 氣 千 焦 標(biāo) 米 濕 煤 氣 221 1 2 0 2 2 7 2 7 9 1 5 . 61 0 . 0 3 5 7 1 5 5 84 1 6 0 4 2 . 2 5 0 . 6 1CPQAF ??? ? ? ? ? ? ??????? 千 卡 米 時 =299112 千 焦 米 時 式中： ——煙氣在 20～ 600℃ 之間的平均比熱，千 焦 /標(biāo)米 3℃ ——當(dāng) α= 時， 1 標(biāo)米 3濕煤氣燃燒產(chǎn)生的煙氣量，標(biāo)米 3℃ 4160 ——濕煤氣的低熱值，千 卡 /標(biāo)米 3 ——輻射段的總熱損失，取 qL/Qn=% 當(dāng)煙氣溫度 tp =900℃ 時 330 .3 5 9 9 0 0 5 .7 9 1 1 8 7 0zq ? ? ? ? 千 卡 標(biāo) 米 濕 煤 氣 = 千 焦 標(biāo) 米 濕 煤 氣 221 1 8 7 0 2 7 2 7 9 1 5 . 61 0 . 0 3 5 6 9 3 3 94 1 6 0 4 2 . 2 5 0 . 4 8CPQAF? ??? ? ? ? ? ? ??? ??? 千 卡 米 時 =289837 千 焦 米 時 式中： 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 25 頁 ——煙氣在 20～ 900℃ 之間的平均比熱，千 焦 /標(biāo)米 3℃ 將以上 tp 和 Qn/αAcpF 值，查圖 得兩點（此兩點應(yīng)在吸 收曲線的兩邊），連接兩點作一直線，與管壁溫度 tw=290℃ 曲線相交，由此兩點查的煙氣溫度為760℃ ，此即輻射段煙氣溫度。 圖 輻射段的總吸熱量 輻射段的校核 （ 1） 校核輻射段熱負(fù)荷 Q1 由熱平衡方程式代入得： 10. 35 76 0 5. 79 11 1 0. 03 5 27 27 9