【正文】 備選型計算 第 換熱器的計算選型 加熱蒸汽用量與冷卻水量的計算 加熱蒸汽用量 （ 1）工藝條件 848m m H gP933m m H gP763m m H gP???進料底頂 原料及回流溫度 C ( )30T o1 ? ( k m o l / h ) / ( k m o l / h ) / ( k m o l / h ) / h2501D2 . 2 6 6R??????? (2)熱量衡算 ① 塔頂苯蒸汽帶出熱量 1Q 11 VHQ? 已知： hkgV /? 序號 VL (m3/h) HL （ m） Vg (m3/h) ① 16 2304 ② 25 2173 ③ 30 2055 39 1H 塔頂苯汽熱焓查得： )/(1321 kgkcalH ? 則： )/( 3 8 8 9 0 8 21 hk c a lQ ??? ② 塔底殘液帶出熱量 2Q （以甲苯為計算依據(jù)） )/(532 kgkcalH ? )/( 7 5 2 hk c a lWHQ ???? ③ 塔體散熱量 3Q ? ?CDtt ttfAQ ??3 tA 聯(lián)合給熱系數(shù) WAt ?? W 為風速，所以 smW /? ,則 Cmhk c a lA ot 2/ ???? 1f 為塔外表面積 ,，所以取 21 30mf ? bt 為塔外表溫度，所以取 Ct ob 30? ct 室外空氣溫度，按冬季室外采暖計算溫度 Ct oc 10?? 則 ? ?? ? hk c a lQ / ?????? ④ 總輸出熱量 TQ hk c a l T / 8 3 5 8 11 7 1 6 7 5 2 3 8 8 9 6321 ??????? ⑤ 原料帶入熱量 4Q hk c alFHQ kgk c alH / ????? ⑥ 回流帶入熱量 5Q kgkcalH /125 ? 已知 : hkgL /? hk c a lLHQ /4 0 4 0 6 0123 6 8 3 855 ???? ⑦ 塔底再沸器供熱量 6Q 40 hk c a l T /1 3 2 8 2 8 9)4 0 4 0 6 1 2 3 2( 8 3 5 8 1)( 546 ??????? 間接蒸汽壓力取 （絕對壓強），查得相應飽和水蒸汽溫度為 Co169 飽和蒸氣的比汽化焓為 kgkJ/2055 hkg /???蒸汽消耗量 冷卻水量的計算 （ 1）工藝條件 KTCtKTCtKTCtFoFWoWDoD????????? 冷凝液出口溫度 Ct o301 ? 苯蒸汽進口溫度 Ct 02 ? 冷卻水進口溫度 Ct o153 ? 冷卻水出口溫度 Ct o354 ? （ 2）熱量衡算 由于塔頂餾出液主要是純苯，因此計算時以苯的有關參數(shù)為準，焓的基準為 Co0 。 塔橫截面積 ? ? 222 mDAT ???? ? 空塔氣速： smAVU Tg /4 8 3 0 ???? （ 1）板結構尺寸 精餾段 ①堰長 wl Dlw )~(? 取 ?Dlw mmmDl w 6 08 0 ????? ②堰高 wh owwL hhh ?? 26 3/210 ?????????? whow lLEh 查液流收縮系數(shù)圖得： E= mmhmlLEhowwhow10 3/23/2?????????????????????? 對常壓塔 ， 之間在 mmh L 1 0 0~50 ，所以取 mmhL 60? 則堰高 mmmhhh owLw ?????? ③降液管下沿到塔板間距離 oh mmhh ow 12~6?? 所以取 mmhh ow 10?? mmmh o ???? ④降液管橫截面積 fA mAT ? 根據(jù) ?Dlw ,查弓形的寬度與面積圖得 ?Tf AA 即 : 20 4 0 2 8 8 mAA Tf ???? mAAA fTn ????? ⑤塔板板面的布置 a. 安定寬度 sW 當 D〈 mmWs 75~60? ，取 mmWs 70? cW 小塔在 30~50mm，取 mmWc 50? ，根據(jù) ?Dlw ， 根據(jù)弓形降液管高度查得 ?DWd mW d 1 1 4 4 ??? 由于選用的塔徑不大，因此，設計為單溢流塔板。 c設進料板溫度為 ℃（ ）試差： PAS= PBS= KA=PAS/P=KB=PBS/P=泡點進料，與液相相平衡的氣相組成： 11 ???? ???? FBBB FAAA xKy xKy 則： ??????? BAi yyy 0 0 4 ???? iy 該溫度符合要求。 所以塔釜溫度 KTW ? （ 3）進料板溫度的確定 已知： P 頂 =763mmHg ； P 底 =933mmHg P 進料 =（ P 頂 +P 底 ） /2=（ 763+933） /2=848mmHg ?FAx 2 6 6 5 3 3 4 ???FBx 根椐 InPio=AiiiCTB? Antoine公式 a設進料板溫度為 97℃（ ）試差： PAS= PBS= KA=PAS/P=KB=PBS/P=泡點進料，與液相相平衡的氣相組成： 17 160 07 076 ???? ???? FBBB FAAA xKy xKy 則： 12 3 6 0 9 6 0 0 7 7 6 0 ??????? BAi yyy ???? iy 該溫度不符合要求，∑ yi1所 設溫度偏高。 b 設塔釜溫度為 120℃（ ）試差 16 PAS= PBS= KA= PAS /P=2249160/933= KB= PBS /P=與塔釜液相相平衡的氣相組成 ： 05 92 00 568 07 ???? ???? WBBB WAAA xKy xKy 則： 10 6 2 4 0 5 6 7 0 5 6 8 ??????? BAi yyy 不合格0 0 6 2 4 0 ???? iy 該溫度不符合要求，∑ yi1所設溫度偏高。 c設塔頂溫度為 ℃（ ）試差： ? ? ????SAP PAS= ? ? ????SBP PBS= KA=PAS/P=KB=PBS/P=與塔頂氣相相平衡的液相組成： ??? ??? BDBB ADAA Kxx Kxx 則： ? ?????? 10 0 0 2 1 7 8 xxx 該溫度不符合要求， ???? ix 。 （ 1）塔頂溫度的求取 已知： ?DAx ???DBx ，塔頂采用全凝器， P 頂 =763mmHg； P 底 =933mmHg 根據(jù) InPi0=AiiiCTB? Antoine公式 查得：苯和甲苯的基礎物性數(shù)據(jù)見表 22 14 表 22苯和甲苯的基礎物性數(shù)據(jù) A B C 苯 甲苯 采用試差法求塔頂溫度： a設塔頂溫度為 ℃（ ）試差： ? ? ????SAP PAS= ? ? ????SBP PBS= KA=PAS/P=KB=PBS/P=與塔頂 氣相相平衡的液相組成： ??? ??? BDBB ADAA Kxx Kxx 則： ? ?????? 10 1 1 7 2 2 1 9 5 xxx 該溫度不符合要求， 不合格0 0 1 1 7 ???? ix ， ?xi 1所設溫度偏低。假定加熱爐熱效率為 80%，每噸進料需要耗用的瓦斯量為： 10000/（ ） = 第 3 章 精餾塔設計計算 第 塔的工藝計算 物料橫算 操作物質為苯 — 甲苯混合物，計算各個物性常數(shù)見表 21 物質 摩爾質量 (Kg/mol) 臨界溫度 (k) 進口質量組成 (%) 塔釜出口組成 (%) 塔頂出口組成 (%) 苯 70 99 12 甲苯 30 1 已知 : D=10000噸 /年 ?F? ?D? ?W? （ 1）進料量 F 塔頂餾出液 D 塔底殘留液 W的計算 hkgD /12 5080 00 1010 000 3 ??? hkgDFWDWFDFWFWDxWxDxF/)()(1250)/()(??????????????? 則 : hkgDFW / ????? （ 2）計算 Dx 、 Wx 、 Fx 根據(jù)公式 BBAAAA MM M?? ? ??x k m olx D ??? k m olx W 00 ??? k m olx F ??? （ 3）原料液及塔頂、塔釜產品的品均摩爾質量 摩爾流率： k mo lkgMMMFFF/0 . 71)/)1(/(1???????甲苯苯 ?? 同理： 13 k m o lkgMMM/7 8 . 2 2 91)/)1(/(1DDD???????）（甲苯苯 ?? k m o lkgMMM/)(1)/)1(/(1WWW???????甲苯苯 ?? hk m o lMFF F /6 1 4 ??? 同理： hk m o lMDD D /??? hk m o lMWW W /6 3 1 0 ??? 精餾塔塔頂、塔底、進料板溫度計算 因純苯塔操作屬于常壓操作，兩組分的物理化學性質特別是兩組分的化學結構比較接近，所以該混合物為完全理想體系。 表 23 加熱爐用瓦斯組成及焓值計算表 成份組成 體積熱值 分析數(shù)據(jù) 焓值 1 氫氣 2650 2 氧氣 0 0 3 氮氣 0 0 4 二氧化碳 0 5 一氧化碳 3018 0 0 6 甲烷 8529 7 乙烷 15186 8 乙 烯 14204 9 丙烷 21742 10 丙烯 20638 11 異丁烷 26100 12 正丁烷 28281 13 正丁烯 27160 14 異丁烯 27160 15 反丁烯 27160 16 順丁烯 27160 17 碳五以上 34818 合計 100 表 32 中單位為 kcal/m3。 加熱爐熱平衡 由表 22可以知道，原料油經(jīng)過加熱爐后，熱量增加值為： 加熱爐需要燃燒瓦斯進行提供。 表 21烯烴 加氫反應單元物料數(shù)據(jù) 單位：噸 /日 入 方 出 方 原料油 精餾進料 氫氣 損失 合計 合計 能量平衡（以加熱爐為例） 原料進出加熱爐數(shù)據(jù) 原料進出加熱爐數(shù)據(jù)見表 22。 圖 21 烯烴加氫反應單元流程示意圖 由圖可知，虛線方框中為烯烴加氫反應單元?？账龠^大，即單位催化劑處理的原料量越多，其接觸時間應越短，影響了精制深度；空速過小增加了加氫裂解反應，使產品液收率下降，運轉周期縮短，降低了裝置的處理量。常用體積空速（ LHSV），它的倒數(shù)相當于反應接觸時間 ，稱為假接觸時間。 ⑤空速 空速指單位（質量或體積）催化劑在單位時間內處理的原料量，簡寫為 h1 。提高氫油比，不僅有利于加氫反應的進行，并能防止結焦，起到保護催化劑的作用。 ④氫油比 所謂氫油比是反映標準狀態(tài)時，氫氣流量與進料量的比值。提高反應壓力將促進加氫反應速度，增加精制深度，并可保持催化劑的活性。 ③反應壓力 當要求一定的產品質量時，壓力的選擇主要是考慮催化劑的使用壽命和原料油中的烯烴含量。 根據(jù)催化劑活性和原料油中的烯烴含量，一般預加氫的反應溫度為 150～ 180℃。過高的反應溫度會促進加氫裂化副反應的發(fā)生，使產品液體收率下降，導致催化劑上積炭速率加快，降低催化劑使用壽命；反應溫度過低，不能保證將雜質除凈。 ②反應溫度 反應溫度通常是指催化劑床層平均溫度。 ①原料性質 加工烯烴含量較高的原料時，需要較高的反應苛刻度（即較高的反應壓力和反應溫度，較低的反應空速）。