【正文】 產(chǎn)品質量：（以丙稀摩爾百分數(shù)計） 進料： xf＝ 65％ 塔頂產(chǎn)品： xD＝ 98％ 塔底產(chǎn)品 : xw≤ 2％ 丙烯 — 丙烷精餾塔工藝設計說明書 10 第二章 浮閥 塔的工藝設計 物性數(shù)據(jù)的確定 任務書給定的條件 飽和液體進料： q=1 進料丙烯含量： xf＝ 65％（摩爾分數(shù) ,下同）， 塔頂丙烯含量： xD＝ 98％ 釜液丙烯含量： xw≤ 2％ 總板效率為 ： 回流比系數(shù) : R/Rmin= 塔頂操作壓力 : (表壓 ) 塔板設計位置： 塔底 塔頂、塔底溫度與壓力的確定 塔頂溫度與壓力的計算 塔頂壓力： +=（絕壓） 1Ax= 1Bx= 設 塔頂?shù)穆饵c 溫度為 DT =43℃ 由 p— t— k圖查得 AK = BK = 又因為iioii xyppK ?? Ay =， By = Ay + By — 1= ?? ||=，所選溫度基本符合！ 故假設正確，塔頂溫度為 316K。 由經(jīng)驗可知每一塊塔板之間的壓差是 100mm 2HO柱 ； 則 Wp = ?Dp 133***1=1850KPa 設 WT =53。 MA/[X MB] xf＝ 65％ wf＝ ％ xD＝ 98％ wD＝ ％ xw≤ 2％ wW≤ ％ 由 x (1 x )F A F BM M M? ? ?得 ， FM =*42+*44=DM =*42+*44= kg/kmol WM =*42+*44= kg/kmol 由 mnq qM? 得 mFq =80*=3416 mDq =*=2207 mWq =*=1209 2. 回流比的計算 泡點進料： q=1 丙烯 — 丙烷精餾塔工藝設計說明書 12 q 線： x=xf 代入數(shù)據(jù)，解得 xe=。 =+80=nFnVnV qqqq )1(39。 r’ 再沸器加熱蒸氣的 質量流量： GR= QR/rR 2） 冷凝器熱流量： QC=V (t2t1)) 丙烯 — 丙烷精餾塔工藝設計說明書 15 塔高與塔徑的計算 塔徑 氣相流量 ： qVVs=qmVs/ρ v=液相流量 ： qVLs=qmLs/ρ L=兩相流動參數(shù) ： = 初選塔板間距 HT=,查《化工原理》（下冊） P237 篩板塔泛點關聯(lián)圖，得： C20= 所以，氣體負荷因子： = 液泛氣速： ＝ 取泛點率 操作氣速： u = 泛點率 uf= m/s 氣體流道截面積： = m2 選取單流型弓形降液管塔板，取 Ad / AT=。 所以，塔體高度 h=Z++9*（ ） +++2+= 裙座取 5m 所以，塔的安裝高度 =塔體高度 +裙座高度 =+5= 溢流裝置的設計 1． 降液管（弓形） 由上述計算可得：降液管截面積： Ad=AT = 由 Ad/AT=,查《化工原理》（下冊 ） P233 的圖 可得： lw/D= 所以，堰長 lw== 符合要求 2． 溢流堰 取 E 近似為 1 則堰上液頭高： =6mm 考慮到物料比較清潔，且液相流量不大，取堰高 hw=,底隙 hb= 液體流經(jīng)底隙的流速： 符合要求 3/2 ?????????? ?WV L how lqEh丙烯 — 丙烷精餾塔工藝設計說明書 17 閥空尺寸及排列方式 浮閥數(shù) 入口安定區(qū)與出口安定區(qū) mmbb ss 75, ?? 邊緣區(qū)寬度 bc=50mm 由 ?Td AA ，查化工原理 (下 )圖 得 ?Dbd 降液管寬度 mDb d ???? = 2 cDrb?? = 有效傳質面積：有效傳質面積： = 2m 選取 F1 型浮閥，重型，閥孔直徑 d0= m,厚度 初選閥動能因子 110?F ，計算閥孔氣速 vFu?00 ?= sm 浮閥個數(shù) 2004vvsqnd u????=132 浮閥排列方式 選擇等腰三角形排列，按 t=100mm 進行布孔，實排閥數(shù) n=132 個 重新計算塔板以下參數(shù)： 閥孔氣速 200/( )4su V n d??= 動能因子 ??? vuF ? 所以 110?F 正確 )(2 sd bbDx ???)s i n(2 1222 rxrxrxA a ????丙烯 — 丙烷精餾塔工藝設計說明書 18 浮閥的開孔率 ??????DdnAAT 202044??? %10% 所以，符合要求 塔板流動性能校核 由塔板上氣相密度及塔板間 距查《化工單元過程及設備課程設計》書圖 519 得系數(shù) FC = 根據(jù)表 511所提供的數(shù)據(jù)， K可取 K=1。 fh 的 核對 塔板阻力 ?hhhh lf ??? 0 （ 1）干板阻力 ho 丙烯 — 丙烷精餾塔工藝設計說明書 19 臨界氣速 oku 8 2 173?????????voku ? =因閥孔氣速大于其臨界氣速，所以在浮閥全開狀態(tài)計算干板阻力 ??????????guhlv020 ??=（ 2）塔板清液層阻力 hl 液相為碳氫化合物 0? = ??????? ?hhh owwl 0? = m （ 3）克服表面張力阻力 hσ = m 很小，一般忽略不計 以上三項阻力之和求得塔板阻力 ?hhhh lf ??? 0 =++= 可取Δ =0 液體通過降液管的阻力主要集中于底隙處，近似取 ? =3 則得 = 液柱 則 = m液柱 取降液管中泡沫層相對密度：Φ = 則 = 03104dgh L ????? ??dfOWWd hhhhH ???????? dd HH 39。 dwT HhH ????? 所以不會發(fā)生液泛。 當閥孔的動能因子低于 5 時將會發(fā)生嚴重漏夜，故漏液點的氣速可取0F =5 的相應孔流氣速 vFu?039。 00uuK? =＞ 滿足穩(wěn)定性要求 負荷性能圖 以氣相流量為縱坐標，液相流量為橫作標 1． 過量液沫夾帶線 根據(jù)前面液沫夾帶的較核選擇表達式： F 1 ??????KCAZqqFbv lsvlvvvs ??? 由此可得液沫夾帶線方程： vvsq = vlsq 即 vvhq = VLsTdq HA ???丙烯 — 丙烷精餾塔工藝設計說明書 21 此線記作線（ 1） 2． 液相下限線 對于平直堰，其堰上液頭高度 owh 必須大于 ， 取 owh = ，即可確定液相流量的下限 取 E=1，代入 wl ，可求得 wl 的值，則 hmlq wV L h /6 6 ??? 此線記作線（ 2） 與縱軸平行 3. 嚴重漏液線 當閥孔的動能因子低于 5時將會發(fā)生嚴重漏夜，故取 50 ?F 時，計算相應氣相流量 則 hmFdnuAqvvvh/ 3020xx ????? ?? 此線記作線（ 3） —— 與 橫 軸平行 4. 液相上限線 hmHAqTdhv /?? 由上述關系可作得線（ 4） 5. 降液管液泛線 其中 Δ =0 發(fā)生降液管液泛時， ???????? ?hHH wTd 其中 mhw ? 3/2 3???????????? ? lqhwv lhEow ?hhhh lf ??? 0 其中 ?h 可忽略不記 3/2v3 ??????????? ?WLhow lqEh???? dwTd HhHH 39。 2822 ???????????????????? ?bWv L sbWv L sdd hlqhlqguh ? 丙烯 — 丙烷精餾塔工藝設計說明書 23 第三章 再沸器的設計 設計任務與設計條件 選用立式熱虹吸式再沸器 塔頂壓力： 壓力降： Np hf Lg? =135 1 = 塔底壓力 =+= ．再沸器殼程與管程的設計 殼程 管程 溫度（℃） 100 53 壓力 （ MPa 絕壓） 1） 殼程凝液在溫度（ 100℃ ）下的物性數(shù)據(jù)： 潛熱： rc=熱導率：λ c =(m*K) 粘度： μ c =*s 密度：ρ c =2） 管程流體在（ 53℃ ）下的物性數(shù)據(jù)： 潛熱： rb=液相熱導率：λ b =(m*K) 液相粘度：μ b =*s 液相密度：ρ b =440kg/m3 液相定比壓熱容： Cpb= (kg*k) 表面張力：σ b＝ 丙烯 — 丙烷精餾塔工藝設計說明書 24 氣相粘度：μ v =*s 氣相密度：ρ v =30kg/m3 蒸氣壓曲線斜率（ Δ t/Δ P） = K/kg 估算設備尺寸 熱流量： = 3118119w 傳熱溫差： =10053=47K 假設傳熱系數(shù)： K=960W/( m2 K) 估算傳熱面積 Ap = m2 擬用傳熱管規(guī)格為： Ф 25 2mm,管長 L=3000mm 則傳熱管數(shù)： =349 若將傳熱管按正三角形排列 得： =21 管心距： t=32m 則 殼徑： =682mm 圓整后 D=700mm L/D= 故選擇合理 取 管程進口直徑： Di= 管程出口直徑： Do= 傳熱系數(shù)的校核 顯熱段傳熱系數(shù) K 假設傳熱管出口汽化率 Xe= 則循環(huán)氣量： =1) 計算顯熱段管內傳熱膜系數(shù) α i 傳熱管內質量流速： = ( m2? s) 雷諾數(shù)： =9940010000 ccbbR VVQ ?? ??bm tTt ???mRtKQ???LdAN pT 0??0)3~2()1( dbtD S ???ebt xDW?0sWG t?Ti Nds 20 4??0sWG t?biGd??Re丙烯 — 丙烷精餾塔工藝設計說明書 25 普朗特數(shù)： = 顯熱段傳熱管內表面系數(shù)： = 1447w/( m2 K) 2) 殼程冷凝傳熱膜系數(shù)計算 α o 蒸氣 冷凝的質量流量： = 傳熱管外單位潤濕周邊上凝液質量流量： =(m? s) = 7132100 管外冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)： = (m2 K) 3) 污垢熱阻及管壁熱阻 沸騰側： Ri= m2? K/w 冷凝側： Ro= m2? K/w 管壁 熱阻： Rw=