【正文】 五 .經(jīng)濟估算 塔主要設(shè)備經(jīng)費計算（ R1為例） 塔壁面積計算 除倆端得封頭外，塔體的高度 h=HB+HD+Z=++= D= 故塔體截面積面積 =AT= 塔壁 S=A*h=*= 查得封頭的面積 A1=2*= 故總面積 A 總 = 塔板面積計算 塔板面積 A=AT*塔板數(shù) =*34= 主要塔設(shè)備費用計算 依前面可知，全凝器傳熱面積。 求平均溫度 mt? 出料液溫度 : t : 35℃ → ℃ 過熱蒸汽溫度： T: 320 ℃ → ℃ 錯流傳熱 Ct m ????????? )()( 求比熱和傳熱的熱量 查手冊得 ℃的苯與甲苯的比熱并計算的混合物的比熱為： CP=*+*=℃ , 氣相 HA=,HB=523kj/kg 傳熱的熱量 Q1=mqCP* t? =**()/5=*104 J 由 XF=,查 yF= 氣相 Q2=m*4/5*(*+*523)=562KJ 故 Q=Q1+Q2=596KJ 塔底產(chǎn)品預(yù)熱給的熱量 出料液溫度 : t : ℃ → 45℃ KgKJIKgKJI LWLW /,/ ?? ?? W=，那么塔底產(chǎn)品每秒放出熱量為： KJIIWQ LWLW )()(* ?????? ?? 那么每秒還要過熱蒸汽給原料供熱為 Q： = 傳熱面積和過熱蒸汽的用量計算 同樣取 K=1000w/m2.℃ 故 25 6 91 0 0 0 103 4 4 mtKQA m ?? ???? 熱蒸汽每秒的用量 Q1=Q/()= 故一年用量為 :*3600*7200= 萬噸 /年 預(yù)熱器選用 選用一臺固定管板式換熱器 JB/T471592， DN=219mm , 換熱面積 A= ,管束 N=1,管數(shù) n=33 ，且準備一臺備用。 選一臺立式熱虹吸式再沸器， DN=400mm,熱換面積為 14m2,質(zhì)量 m=備一臺備用。 再沸器的選用 選一臺立式熱虹吸式再沸器， DN=400mm,熱換面積為 11m2,質(zhì)量 m=備一臺備用。 18 熱負荷 QB 以 1秒質(zhì)量來算 LWLDCFB IWDIQIFQ ?????? 查手冊對應(yīng)的溫度并依下式計算得 : ???? LV FV II IIq KgKJIKgKJIKgKJI LDLWF /115,/,/ ??? 從前面可知 F、 W、 D 和 Qc 的值，并分別把它們的值代人上式可得： QB=,同理得出其他回流比 R2和 R3的 QB分別如下： QB=， QB= 傳熱面積 A 求平均溫度 mt? 過熱蒸汽的溫度為 320℃， P= T:T1=320℃ → tw+50=+50=℃ T:℃ → ℃ t? :℃ 50℃ 故 Ctm ????? 1 1)50/ 1 0ln ( 1 0 傳熱面積 A 計算 因?qū)儆谝?— 汽傳熱，故可取 K=1000w/m2.℃， 26 1 11 0 0 0 109 0 5 mtKQAmB ?? ???? 同理可得 出其他回流比 R2和 R3的 A分別如下 : 過熱蒸汽的用量 過熱蒸汽經(jīng)過以下過程：從 320℃過熱蒸汽→飽和蒸汽（ ℃） → ℃的液體。 同理可得其他回流比 R2和 R3分別為： 選用 U型管式換熱器， JB/T471792， DN=400mm,排管數(shù) n=56,熱換面積 A=,換熱管長 L=3m,選用倆臺并聯(lián)使用，再準備倆臺備用。 skJIIDRQ LVC /)()()1( 31 ????????? 塔底塔頂 從液相變?yōu)橐合嗟?，溫度變化? ()1000 how wLhEl?= 從而計算出下限值，取 E= 則， smlLWS /00 05 ) (3600) ( 32/32/3m i n ????????? 依此作出液相負荷下限線 (5)，該線為氣相流出無關(guān)的豎直線。3600 fThAHL? ? =3— 5S ，則 smHALs Tf /)( 3m a x ???? 液相負荷上限線（ 3）在 VS— LS圖中為與氣相流量 無關(guān)的垂線。 同理算出其他回流比 R2和 R3的霧沫夾帶線分別如下： Vs=+ 和 Vs=+ 液泛線 依前可知 hp=hc+hI+hσ Hd=hp+hL+hd Hd＜φ (HT+hw) 得：φ (HT+hw)= p L d c I L dh h h h h h h h?? ? ? ? ? ? ?由此式確定液泛線，忽略 hσ 項。39。39。 同理算出其他回流比 R2 、 R3的 hp為 和 ，同樣也設(shè)計合理。/mm 最后確定N 最后u0/m/s F0 開孔率 /% R1 87 65 76 R2 5 115 82 65 118 R3 5 128 73 65 118 塔板流體力學(xué)驗算 氣相通過浮閥塔板的壓強降 ： p C IH h h h?? ? ? : smu Vc /??? ? 因為 uouoc 液柱mguh LVC )**2/(**)**2/(* 220 ??? ?? : 由液相為碳氫化合物，可取充氣系數(shù) ξ 0= hI=ξ 0hL =*= 液柱 ?h ： 此阻力很小，可以忽略不計。 塔板開孔率 =u/u0=同理，得出其他回流比總結(jié)果如下表： 表 318 塔板參數(shù)表 R u0/(m/s) 初算浮閥數(shù) N Aa/m2 R/m X/m 初算t39。 故取 t’=65mm= ， 按 t=75mm， t’=65mm，以等腰三角形叉排方式作圖， 或者查標準可得 閥數(shù) 76 個 . 按 N=76 重新核 算孔速及閥孔動能因數(shù)。= 則 ho=(*) = wohh? 合理 同理可得出其他回流比的各項計算 ，總結(jié)果如下表： 表 317 溢流裝置參數(shù)表 R 堰上液層高度 h0/m 堰長 lw/m 出口堰高hw/m 降液管寬度 Wd/m 降液管的面積 Af/m2 停留時間θ /S 底隙高度ho/m R1 066 R2 R3 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 選用 F1 型重閥，閥孔直徑 d0=39mm，底邊孔中心距 t=75mm 13 取閥孔動能因子 F0=10 ，孔速 smFu V /??? ? 每一層塔板上的浮閥數(shù) N： 87)**4/()*4//( 2020 ??? udVN s ? 取邊緣區(qū)域?qū)挾?Wc= Ws= 塔板上的鼓泡面積 2 2 22 a r c si n180a xA x R x R R???? ? ????? R=D/2Wc=== x=D/2(Wd+Ws)=(+)= 把數(shù)據(jù)代入得 Aa= 浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，取同一排的孔心距 t=75mm= 則估算排間距 mmtNAat )*87/()*/(39。 降液管底隙高度 ho 39。 塔壁厚計算 取每年腐蝕 ，因限制用年數(shù)為 10 年， 那么壁厚 mmmm 23)10*(m i n ???? 故按標準，取壁厚 25mm 同理可得出其他回流比的值，總結(jié)果如下表： 表 316 塔 頂、塔底和壁厚表 R 塔頂空間 HD/m 塔底液高 h/m 塔底空間 HB/m 塔體壁厚 /mm R1 2 25 R2 2 25 R3 2 25 型浮閥塔板設(shè)計 以 R1= 為例 溢流裝置 選用單溢流方形降液管，不設(shè)進口堰，各項計算如下： lw:取堰長 lw== hw: hw=hLhow , 239。 V180。 V180。=, V180。=L+qF=+*=V180。 同理得出 R2== 時， 精餾段操作方程為： y=+, 提餾段操作方程為： y= NT=14,進料板為第 9層 R3== 時 , 精餾段操作方程為： y=+, 提餾段操作方程為： y= NT=13,進料板為第 8層 求平均塔效率 ET 塔頂與塔底的平均溫度： tm=(*)=℃ 分別算出 t=℃下得相對揮發(fā)度 ? 和 μ L如下： ? =POA/POB =,有 t x y 圖查得該溫度下 XA= μ m=xAμ 苯 +（ 1xA）μ 甲苯 =*+*= .mpas 故 ? *μ m= 查塔效率關(guān)聯(lián)曲線得 ET= 求實際塔板數(shù) 精餾段實際塔板數(shù) N 精 =9/==17 。依任務(wù)書，可算出： xf=()/(+)=。 本次設(shè)計的要求是先算出最小回流比，然后隨意選三個系數(shù)得到三個回流比，最后比較那個最好，而不是找出最佳的回流比。塔里的混合物不斷重復(fù)前面所說的過程，而進料口不斷有新鮮原料的加入。氣相混合物上升到塔頂上方的冷凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點，其中的液態(tài)部分進入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中，停留一定的時間然后進入苯的儲罐，而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中，這個過程就叫做回流。 六：能滿足某些工藝的特性：腐蝕性，熱敏性，起泡性等 . 工藝流程如下 ： 苯與甲苯混合液（原料儲罐） → 原料預(yù)熱器 → 浮閥精餾塔（塔頂： → 全凝器→ 分配器 → 部分回流，部分進入冷卻器 → 產(chǎn)品儲罐） (塔釜：再沸器 → 冷卻器 →產(chǎn)品進入儲罐） 流程的說明 本方案主要是采用浮 閥塔，苯和甲苯的原料混合物進入原料罐，在里面停留一定的時間之后，通過泵進入原料預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到 度，然后，原料從進料口進入到精餾塔中。 四：有一定的操作彈性：當氣液相流率有一定波動時，兩相均能維持正常的流動，而且不會使效率發(fā)生較大的變化。二：效率高：氣液兩相在塔內(nèi)保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或 6 傳質(zhì)效率。 設(shè)計方案 塔設(shè)備的工業(yè)要求 總的要求是在符合生產(chǎn)工藝條件下，盡可能多的使用新技術(shù)，節(jié)約能源和成本，少量的污染。其閥孔直徑為 39mm，重閥質(zhì)量為 33g，輕閥為 25g。浮閥可根據(jù)氣體流量的大小而上下浮動，自行調(diào)節(jié)。 浮閥塔廣泛用于精餾、吸收和解吸等過程。板式塔大致可分為兩類：有降液管的塔板 和 無降液管的塔 板 。 本次設(shè)計為倆周，安排如下：表 21. 進程表 找數(shù)據(jù)與上課 全部設(shè)計計算 畫圖 寫說明書 第一周的周一、二 第一周的周三到周日 第二周的周一到周四 剩余時間 概述 塔設(shè)備是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的氣液傳質(zhì)設(shè)備。同時，通過課程設(shè)計，還可以使我們樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)實事求是、嚴肅認真、高度負責(zé)的工作作風(fēng)。通過化工原理課程設(shè)計，要求我們能夠綜合運用化工原理上下冊的基本知識，進行融匯貫通的獨立思考，在規(guī)定的時間內(nèi)完成指定的設(shè)計任務(wù)，從而得到以化工單元操作為主的化工設(shè)計的初步訓(xùn)練。 九 .參考文獻 .....................................................................................................................................24 十、附圖 .....................................................................................................................................錯誤 ! 5 未定義書簽。 天津大學(xué)出版社 2020 3 目錄 一、 前言 .........................................................................................................................................5 處理量確定 ............................................................................................................................5 設(shè)計題目與進程 ..........................................................................