【正文】 sm P ,D ??? sm P ,D ??? sm P a3 1 ,LD ??? 進料板 由 ? ℃ 查手冊得 sm P ,LF ??? sm P ,LF ??? sm P a3 3 ,LF ??? 精餾段 ? ? sm P ,L ????? 塔的精餾段操作工藝條件及相關物性數(shù)據(jù)的計算 平均壓強 m39。p m ??? 平均溫度 m39。t =℃ 平均分子量 m39。F39。M m,V ??? k g / k m o )(39。? 汽相 平均密度 m,V39。RT M39。 ??? ???? 液相平均密度 m,L39。A ??? t1 1 1 2 739。 ?? 3B kg/m98039。 ???? 塔和塔板主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸的計算 塔徑 塔徑的計算 【 9】 精餾段的汽相體積流率 / MqV 3m,V m,VV,ns ?????? 14 精餾段的液相體積流量 / MqL 3m,L m,LL,ns ?????? 按 Smith 法求取允許的空塔氣速 maxu 【 10】 （即泛點氣速 Fu ） 由 ? ? VVLm a x /Cu ????? 式中 C 由公式 20 )20(CC ??其中的 20C 由查 Smith 通用關聯(lián)圖查取圖 的橫坐標為 0028 m,Vm,Lss ?????????????????????? ?????????? 初選塔板間距 mm450HT ? 及板上液層高度 mm60hL ? ，則： 3 9 0 m m60450hH LT ??? 查 Smith 通用關聯(lián)圖得 ? 負荷因子 20 ,L20 ?????????????????? ? ? ? ? 4 3 ,Vm,Vm,Lm a x ???????? m/s 操作氣速 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 m / m a x ?? uu 精餾段的塔徑 ? ? mm1 5 8 00 0 ??????? 圓整取 mm1600D? 塔截面積為 222T m0 0 ?????? 實際空塔氣速為 s/ Ts ??? 精餾塔有效高度的計算 精餾段有效高度為 m2 . 2 50 . 4 55H)1N(Z T ????? 精精 提餾段有效高度為 m5 . 40 . 4 512H)1N(Z T ????? 提提 在進料板 ,精餾段，提留段上放開一人孔，其高度為 故精餾塔的有效高度為 ????? 提精 15 塔板工藝結(jié)構(gòu)尺寸的設計與計算 溢流裝置 因塔徑 mm1600D? 故采用單溢流型弓形降液管 【 12】 ，凹形受液盤，且不設進口內(nèi)堰。 ?? 查液體收縮系數(shù)計算圖，近似取 1E? ，于是： ? ? 0 . 0 0 6 mm0 1 2 ?????? m0 4 7 1 2 ????? owLw hhh 降液管的寬度 dW 和降液管的面積 fA 由 ? 查化工原理課程設計圖 5— 7 得 ,?? ，即 m2 4 1 5 d ?? 2Tf ?? 液體在降液管內(nèi)的停留時間 ???? （滿足要求） 降液管的底隙高度 oh mhh w 0 4 1 0 4 7 0 ????? （ oh 不宜小于 ~，本結(jié)果滿足要求）選用凹形受液盤，深度 mmhw 5039。ss ?? mm 16 開孔區(qū)面積 aA 212221222a i 180Rxs i nR180xRx2A??????? ??????????? ?????? 式中 ? ? ? ? m4 7 3 8 4 1 ??????? ????? 開孔數(shù) n 和開孔率 ? 取篩孔的孔徑 mm5do ? ，正三角形排列，篩板采用碳鋼，其厚度 mm4?? ，且取?odt 故 孔心距 mm1553 ???t 每層塔板的開孔數(shù) 6 8 7 63 3 9 0 1 1 5 5 2a2 ????????????????（孔） 每層塔板的開孔率 ? ? ????（ φ 應在 5~15%，故滿足要求） 每層塔板的開孔面積 2ao m1 3 5 3 9 0 ????? 氣體通過篩孔的孔速 m /?? 塔板上的流體力學驗算 氣體通過篩板壓降 ph 和 pp? 的驗算 ???? hhhh lcp 氣體通過干板的壓降 ch 2LV2ooc ??????????????????? 式中孔流系數(shù) oC 由 ??? 查化工原理課程設計 P115圖 510得出， ? 氣體通過板上液層的壓降 lh ? ? ? ? m0 3 4 1 2 4 7 Lowwl ????????? 17 式中充氣系數(shù) ? 的求取如下 氣體通過有效流通截面積的氣速 au ，對單流型塔板有 m / Vu fT sa ????? 動能因子 )ms/( 2/12/1Va0 ????? 取 ?? （一般可近似取 ~?? ） 【 12】 。 霧沫夾帶量 ve 的驗算 )氣( 滿/ 1 37 hH 3fTaL6V足要求）???????? ?????????? ???? ??? 式中 1 3 7 Lf ???? ，驗算結(jié)果表明不會產(chǎn)生過量的霧沫夾帶。 通過流體力學驗算，可認為精餾段塔徑及塔板各工藝結(jié)構(gòu)尺寸合適，若要做出最合理的設計，還需重 選 TH 及 Lh ，進行優(yōu)化設計。hh。hhhH ?????????? ? 聯(lián)立得 ????????????? hhhh)1(h)1(H dcOWWT 忽略 ?h ，將 scsdsOW VhLh,Lh 與，與與 的關系式代入上式，并整理得 3/2s39。39。 LdLcbVa ??? 式中 )l3600)(1(E0 0 2 8 )hl/()1(Hb)()cA(a3/2w39。wT39。?????????????????? 故3/2s2s2s3/2s2s2s ??? ???（ 22） 在操作范圍內(nèi)，任取幾個 sL 值，依式（ 22）算出對應的 sV 值列于下表： /sm,L 3s /sm,V 3s 依據(jù)表中數(shù)據(jù)做出液泛線（ 5) 液相負荷上限線 20 以 s4LHA s Tf ???作為液體在降液管中停留時間的下限，則 / 3fTm a x,s ????? （ 33） 據(jù)此可做出與氣體流量無關的垂直液相負荷上限線 （ 2) 漏液線 3/2sowwL L1 1 4 ???? 漏液點氣速 VLL0m i n,o /)( ????? ? m in,oom in,s uAV ? 整理得 3/2sm in,s ?? （ 44） 在操作范圍內(nèi)，任取幾個 sL 值，依式（ 44）算出對應的 sV 值列于下表： /sm,L 3s /sm,V 3s 依據(jù)表中數(shù)據(jù)做出漏液線（ 1) 液相負荷下限線 取平直堰堰上液層高度 ? m， ? 0 0 L3 6 0 010 0 2 8 L3 6 0 0E0 0 2 8 3/2s3/2wsow ??????????????????? /sm00 3m in,s ? （ 55） 據(jù)此可做出與氣體流量無關的垂直液相負荷下限線 (3) 21 在負荷性能圖上做出操作點 A（ ss V,L ）即（ ， ）連接 OA 即操作線。BB ?? (發(fā)揮空間 )（一般取 ~） 帶入數(shù)據(jù)得 39。BB ????? 人孔 人 孔是安裝或檢修人員進出塔體的唯一通道，人孔的設置應便于工作人員進入任何一層塔板。人孔直徑一般為 450～ 550mm 本塔有 18 塊塔板，設置人孔 數(shù)為 3 分別置于塔釜一個，塔頂一個，進料口那層（從上數(shù)第 6﹑ 7 層塔板之間）一個。塔體上采用垂直吊蓋人孔，設有人孔處的板間距為 mm600H39。TTD ?????? )318(600H ??????????? 式中 H—— 塔高， m； PN —— 實際塔板數(shù)； FN —— 進料板數(shù)； FH —— 進料板數(shù)板間距， m； pH —— 設人孔處的板間距， m； BH —— 塔底空間高度， m； DH —— 塔頂空間高度， m； 封h —— 封頭高度， m； 25 第 4 章 附屬設備設計 接管 塔頂蒸汽出料管 對其 出料管的基本要求是：盡可能減少霧沫夾帶，以降低液體物料的損失，故采用直管出料。本設計采用直管強制回流。 進料方式有多種，由泵直接進料操作方便且容易調(diào)節(jié)流量，但波動較大，本設計量較大，采用泵直接進料。該塔的出料管即為塔底再沸器的進口管。 ? 取 s/39。L39。LL,n39。?????? ???????? ?所以取 塔釜進氣管 對塔釜進氣管的基本要求是：避免液體淹沒氣體通道，盡量使氣體沿塔的橫截面分布均勻，本設計采用帶有斜切口的直管進氣，斜切口可改善氣體的分布狀況 。 取 s/m30uu V39。V39。VV,n39。?????? ???????? ?所以取 換熱器的設計 設計任務 處理能力： 5t/a 氯苯的后工序處理的預熱 設備型式：固定管板式換熱器 操作條件：進料溫度 60℃ ，出口溫度 ℃ 循環(huán)水蒸汽入口溫度 130℃ ，出口溫度 130℃ 允許壓降不大于 510 Pa 每年按 300 天計算，每天 24 小時連續(xù)運行 確定物性數(shù)據(jù) 定性溫度 :可取流體進出口溫度的平均值。 苯在 ℃ 下的有關物性數(shù)據(jù)如下 27 密度 3A kg/?? 定壓比熱容 [13] ? )Ckg/(kJ ?? 導熱系數(shù) ?λA )Cm/(W ?? 粘度 ?? SPa? 氯苯在 ℃ 下的有關物性數(shù)據(jù)如下 密度 ??B 1043 3m/kg 定壓比熱容 【 13】 ? )Ckg/(kJ ?? 導熱系數(shù) ?λB )Cm/(W ?? 粘度 ??B SPa? 故 原料液在 ℃ 下的有關物性數(shù)據(jù)如下 密度 ??i ???? 3m/kg 定壓比熱容 [13] 5 4 9 i ????? )Ckg/(kJ ?? 導熱系數(shù) 2 8 i ????? )/( CmW ?? 粘度 ??i ???? SPa? 循環(huán)水蒸氣在 130℃ 下的物性數(shù)據(jù) 密度 ??o 3m/kg 定壓比熱容 oCp ? )Ckg/(kJ ?? 導熱系數(shù) ? )Cm/(W ?? 粘度 ??o SPa? 計算總傳熱系數(shù) 熱流量 tmCpQ ?? =18874 )(5 49 ??? h/kJ = h/kJ h/kg1 8 8 7 1 FF,m ????? 28 循環(huán)水蒸汽用量 ?owoOCpQ = h/kJ =213234 h/kJ 平均傳熱溫差 ??39。 tKQS ?? ? 3?? ? 2m 考慮 15%的面積裕度： ??? 39?，F(xiàn)取傳熱管長 m6l? ，則該換熱器管程數(shù) ?? lLNp ? 傳熱管總根數(shù) 74237N ??? (根 ) 傳熱管排列和分程方法 采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。 結(jié)論 本次設計的題目是年產(chǎn) 5 萬噸氯苯的后工序工藝設計。經(jīng)過計算，精餾塔的操作回流比很高，達到了 。 通過這次畢業(yè)設計，我有了很多收獲。對 化工原理設計 有了更加深刻的理解，為以后工作奠定了堅實的基礎。 其次通過這次畢業(yè)設計，對 板式塔 的工作原理有了初步詳細精確話的了解， 加深了對設計中所涉及到的一些力學問題和一些有關應力分析、強度設計基本理論的了解。非常有成就感，培養(yǎng)了很深的學習興趣。我去圖書館查閱了這方面的有關書籍并上了一些網(wǎng)站檢索了相關內(nèi)容，從中學到了很多知識，受益