【正文】 篩孔數(shù) 22 ????? aAtn孔 ， 其 開(kāi) 孔 率 %%% 220 ??????????????????? t? （在 5％ — 15％范圍內(nèi)），武漢工程大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 46 則每層板上的開(kāi)孔面積 0A 為 20 0 6 5 3 8 8 mAA a ???? ? ，精餾段的氣體通過(guò)篩 孔的氣速為： smAVu S / 391 ??? 提餾段：取篩空的孔徑 0d 為 mm5 ，正三角形排列，一般碳鋼的板厚 ? 為 mm3 ,取 ?dt ，故孔中心距 mmt ??? 。 ???? 凹形受液盤(pán)的深度 取 為 65mm（ 50mm） ④ 塔板布置 （ 1）塔板的分塊 D=1200mm，故塔板采用分塊式，查表可以得塔板分為三塊。?E ,因此可得， 提餾段： mlLEhWhOW 3232?????????????????? ???? 故 mh w 0 4 2 ???? ； 3)弓形降液管的寬度 dW 與降液管的面積 fA ： 由 ?Dlw 查得： ?DWd ， ?Tf AA 故 mDW d ???? ，222 mDA f ?????? ?? ， 利用式sTf LHA ??? 計(jì)算液體在降液管中停留時(shí)間以檢驗(yàn)降液管面積，即 精餾段停留時(shí)間為： ???? s TfLHA? s（＞ 5s，符合要求） 提餾段停留時(shí)間為： 武漢工程大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 45 sLHA s Tf ????? （＞ 5s，符合要求） 4)降液管底隙高度 oh ：取液體 通過(guò)降液管底隙的流速 smuo /39。 n 實(shí)際塔板數(shù)； Fn 進(jìn)料板數(shù)； FH 進(jìn)料板處板間距 ,m； BH 塔底空間高度 ,m； Pn 人孔數(shù)； PH 設(shè)人孔處的板間距 ， m； DH 塔頂空間高度 ,m； 1H 封頭高度， m； 2H 裙座高度， m； 已知塔的實(shí)際板數(shù)為 15 塊，板間距為 mHT ? ,由于料液較清無(wú)需經(jīng)常清洗，可設(shè) 兩 個(gè)人孔，則人孔數(shù)為 2?Pn ，取人孔兩板之間的間距為 mHP ? ，則塔頂空間 mHD ? ，塔底空間 mHB ? ，進(jìn)料板空間 mHF ? ,封頭的高度為mH ?? ， 裙 座 的 高 度 為 mH ? ，所以塔高為? ? mH ?????????????武漢工程大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 44 ③ 溢流裝置 選用單溢流、弓形降液管、凹行受液盤(pán)及平行溢流堰，不設(shè)進(jìn)口堰。 ?? 。4 ?????? ??。39。 表 板間距與塔徑關(guān)系 塔徑 DT， m ～ ～ ～ ～ ～ 板間距 HT，mm 200～ 300 250～ 350 300～ 450 350～ 600 400～ 600 根據(jù)上表，初選板間距 mHT ? ，取板上液層高度 mhL ? ，故mhH LT ???? ；精餾段：武漢工程大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 42 0 5 0 8 2 1 03 9 1 0 0 2 2121?????????????????????????（精）（精）vmLmSSVL ?? 查史密斯關(guān)聯(lián)圖，可得 ?C 依式 20 20??????? ?CC 校正物系表面張力為 mmN / 時(shí) ???????????????? ?CC smCuVVL / a x ?????? ? ?? 可 取 安 全 系 數(shù) 為 （ 安 全 系 數(shù) — ）， 則smuu /4 3 1 3 9 m a x ???? 故 mmuVD S ?????? ??。 3??? smMLLLmLmS / 3???????（提）（提）? hmL h / 6 0 00 0 5 39。 sm P aLW ?????? 4 6 8 7 3 9 2 3 6 0 7 6 ? 故精餾段平均液相粘度 smP aLm ???? 1 8 0 7 1 8 0 8 4 8 0 6 ( 精）? 提餾段平均液相粘度 smP aLm ???? （提）? 高沸塔的氣液負(fù)荷計(jì)算 ① 精餾段： hk m o lRDL /1129 9 8 ???? hk m olDRV /)1( ????? 武漢工程大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 41 smMVVvmVmS /39 00 54 236 00 3( ??????（精）精）? hmL h / 3??? smLMLsLmLm / 3?????（精）（精）? hmL h / 6 0 00 0 2 3??? ② 提餾段： hk m olqFLL /???? hkmolVV 25239。 ??? k mo lkgM Lm / 39。 高沸塔塔板數(shù)的確定 ① 理論塔板數(shù) TN 的求取 查得 VC 和 EDC 的相平衡數(shù)據(jù)如下： 表 Txy 對(duì)應(yīng)關(guān)系表 攝氏度 熱力學(xué)溫度 P(二氯乙烷 ) P(氯乙烯 ) X Y P(A)/P(B) 20 21 22 23 24 25 26 27 武漢工程大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 由上表根據(jù)摩爾組成求的平均相對(duì)揮發(fā)度 ?? ，所以將此物系看作理想物系則有相平衡關(guān)系 式 xxxxy )1(1 ????? ?? 武漢工程大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 又由物料衡算得各摩爾流量 hkmolF /? ， ?Fx hkmoiD /? ， ?Dx hkmolW /? ， ?Wx 且回流比由設(shè)計(jì)任務(wù)知 ?R ，進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)參考文獻(xiàn)取 ?q 所以 精餾段方程和提餾段方程為 ???????? xxR xxR Ry D ? ? ? ? ? ? ? ? 0 0 0 5 5 5 0 9 1 1111 ????????? ?? xxFqDR WxFqDR qFRDy W 逐板計(jì)算數(shù)據(jù)如下 ： 表 逐板計(jì)算數(shù)據(jù) ?? Dxy ?x ?y ?x ?y ?x ?y ?x ?y ?x 由上表可知第 2 塊塔板進(jìn)料，一共有 5 塊理論板。加熱釜由于所處理物料 均屬不穩(wěn)定的氯代烴化合 物，而列管壁面溫度較高，經(jīng)過(guò)一定操作周期 （如本年至一年） 常因碳化物或自聚物粘結(jié)于管壁 ，影響傳熱效率及液面控制而造成停車(chē)清理。本次設(shè)計(jì)采用板式塔。 武漢工程大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 高沸塔的設(shè)備計(jì)算 概述 高沸塔又稱(chēng)為二氯乙烷塔，或精餾塔，是用來(lái)從粗氯乙烯中分離出二氯乙烷等高沸物質(zhì)的精餾塔。 武漢工程大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 ① 總傳熱系數(shù) K 值的計(jì)算 總傳熱系數(shù) K 值的計(jì)算采用下式 12111 1ddK ?????，其中 1? 為管內(nèi)氣體的給熱系數(shù)， 2? 為管外冷卻水的給熱系數(shù)。 由阿馬加分體積定律 得乙炔的分體積 PRTnV BB ? 由合成塔的設(shè)計(jì)條件知合成塔的壓力為 950mmHg ,大于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，因此引入壓縮因子 Z，所以 有 PRTZnV BB ? 武漢工程大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 壓縮因子的求取采用 RedlichKwong 方程，其形式為 )( bVVT abVRTP ????，其中 cc PTRa /4 2 7 4 ? ， cc PRTb /? 具體壓縮因子 Z 的求法采用 RK 方程的壓縮因子形式 0)( 223 ?????? ABZBBAZZ ，實(shí)際形式如下： )1(1 1 hhBAhZ ???? ，其中 ZBVbh ?? ， RTbPB? ， ? 查得乙炔的臨界溫度和臨界壓力為： KTC ? ， MPaPC ? 所以計(jì)算得 0 3 5 1 6 3 0 83 1 4 2 7 4 6 ?? ???a 56 ???? ???b 代入牛頓迭 代程序得 ?Z 又因?yàn)?PaP 51026 656 ?? ， KT 423? 所以353 7 7 4 6 8 1 0 1102 6 6 5 6 2 4 2 33 1 4 1 3 4 89 9 7 3 0 mPZ n R TV ?? ?????? 因此催化劑的總體積 3, mV c a t ???總 轉(zhuǎn)化器的規(guī)格選擇容積為 的類(lèi)型，所以反應(yīng)器的臺(tái)數(shù) 臺(tái)總 , ?? catVN ，取整 22，再加一臺(tái)備用，所以取 N=23 臺(tái) 同理也取第二組轉(zhuǎn)化器 23 臺(tái)， 所以 臺(tái)總 46?N 反應(yīng)器傳熱面積的校核 由乙炔空速計(jì)算出來(lái)的轉(zhuǎn)化器一共有 46 臺(tái)，其中前臺(tái)轉(zhuǎn)化器和后臺(tái)轉(zhuǎn)化器各 23 臺(tái)。提高乙炔或者氯化氫氣體的濃度（即分壓） 或使一種原料氣配比過(guò)量 ，都利于反應(yīng)速度和轉(zhuǎn)化率的增加。用的比較廣泛的是無(wú)離子水并借液堿來(lái)控制 PH在上述范圍，可獲得比較好的效果。 關(guān)于轉(zhuǎn)化器管間用的熱水水質(zhì)，各工廠(chǎng)因水源差異而效果不一。一般轉(zhuǎn)化器的規(guī)格有兩種，如下表所示： 表 兩種轉(zhuǎn)化器規(guī)格 催化劑容積， 3m 列管根數(shù) 管間距， mm 傳熱面積， 2m 613 84 335 803 76 400 關(guān)于設(shè)備材質(zhì)，除管板宜選用 Mn16 低合金鋼制作，列管選用 20 號(hào)或 10 號(hào)鋼管外，均可選用低碳鋼 制作 。管內(nèi)裝填催化劑 2HgCl ，管外走冷卻水。 由2,2 2q QtC OHpm ??（冷卻水的 pC 為 1??? kkgkJ ）得 每小時(shí)冷 卻水的用量 kgtC Qq OHpm 5, 22 )97102( ??????? 合成塔總換熱量 Q和冷卻水總用量 mq 由以上衡算過(guò)程知 每小時(shí) 武漢工程大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 總換熱量 kJQ 8 2 5 6 5 5 2 8 99 1 6 5 0 7 5 1 0 0 4 5 2 921 ??????? 冷卻水總用量 kgqqq mmm 55521 104 5 1 4 ???????? 全凝器熱量衡算 衡算依據(jù) 全凝器冷凝效率為 % ，物料進(jìn)口溫度 45℃，出口溫度 25℃，冷凍水 進(jìn)口溫度 5℃，出口溫度 8℃。 第一次轉(zhuǎn)化熱量衡算 ① 進(jìn)出口溫度下 各氣體組分 的 pC 表 各組分進(jìn)出口的 pC pC（ 1??? kmolJ ） 22HC 2N HCl OH2 VC EDC CHOCH3 353K __ __ __ 383K __ ② 第一次轉(zhuǎn)化輸入端和輸出端的總焓 武漢工程大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 表 第一次轉(zhuǎn)化輸入端的總焓 輸入組分 kmoln/ kJKHn F /)298(? KT /)29 835 3( ??? kJTKnC p /)353( ? 22HC 55 2N 0 55 HCl ? 55 OH2 ? 55 合計(jì) ? ???? JH 9 4 0 8 1 3 5 1 2 6 8 7 5 6 8 7 6入 表 第一次轉(zhuǎn)化輸 出 端的總焓 輸 出 組分 kmoln/ kJKHnF /)298(? KT /)29 835 3( ??? kJTKnC p /)353( ? 22HC 85 2N 0 85 HCl ? 85 VC 85 EDC ? 85 CHOCH3 ? 85 合計(jì) ? ???? JH 4 0 3 6 0 9 5 5 9 5 0 8 0 1 3出 所 以 ? ? ? ?? ? ???????? JHQ 1 0 0 4 5 2 9 4 0 8 1 3 87 8 4 0 3 6 0 8H1 入出 1Q 為負(fù)值，說(shuō)明第一次轉(zhuǎn)化需要移走熱量，即每小時(shí)需從 合成塔 移走武漢工程大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 ? 的熱量。 武漢工程大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 進(jìn)出口溫度下的 pC 表 進(jìn)出口各組分的 pC pC（ 1??? kmolJ ） 22HC 2N OH2 HCl 283K 258K 輸入端和輸出端的總焓 表 輸入端的總焓 輸入組