【正文】 2 低沸精餾塔工藝設(shè)計 氯乙烯精餾工序物料衡算的已知條件 原料成分粗氯乙烯溶液，粗氯乙烯含量90%（質(zhì)量比），乙炔含量2%，二氯乙烷含量2%，水含量6%。 高沸塔操作條件操作壓力（表壓），塔頂溫度20，進料板溫度50，塔釜溫度30；，全塔效率30%。 全凝器的物料衡算 原料成分粗氯乙烯溶液，其中氯乙烯90%（質(zhì)量比），乙炔2%（質(zhì)量比），二氯乙烷2%（質(zhì)量比），水6%（質(zhì)量比），本次設(shè)計要聚氯乙烯的年產(chǎn)量為10萬噸/年，一年生產(chǎn)時間為8000h，即：102000/8000=。，求其質(zhì)量分數(shù)： ω氯乙烯 == 98%ω乙炔 = 根據(jù)工藝要求，%，%。 原料液及塔頂，塔底的摩爾分率乙炔的摩爾質(zhì)量 MA = 氯乙烯的摩爾質(zhì)量MB = 進料： 塔頂： 塔底： 原料液及塔頂，塔底的平均摩爾質(zhì)量 物料衡算原料液處理量： 總物料衡算： 乙炔的物料衡算： F=乙 炔 氯乙烯 D= 炔 氯乙烯 W=乙 炔 氯乙烯 圖21 低沸精餾塔表21 低沸精餾塔物料衡算計算結(jié)果組分進料F塔頂D 塔底W流量193 185由圖表21可知物料平衡。圖23 圖解法求理論塔板數(shù)采用圖解法求理論板層數(shù)結(jié)果為：總理論板層數(shù)NT= 進料板位置NF=5考慮到乙炔與氯乙烯屬于非同類化合物與理想溶液的拉烏爾定律有較大的誤差，故取板效率為30%。 操作壓力計算塔頂操作壓力 PD=+550=每層塔板壓降= 進料板壓力 精餾段平均壓力 操作溫度的計算 依據(jù)操作壓力，由泡點方程通過試差法計算出泡點溫度，其中氯乙烯和乙炔的飽和蒸汽壓由安托尼方程計算，計算結(jié)果如下： 塔頂溫度：=30進料板溫度：=5精餾段平均溫度： 平均摩爾質(zhì)量計算塔頂平均摩爾質(zhì)量計算查平衡曲線得 ： 進料板平均摩爾質(zhì)量計算 由圖解理論板得： 查平衡曲線得： 精餾段平均摩爾質(zhì)量： 平均密度的計算 a)氣相平均密度的計算由理想氣體狀態(tài)方程計算：b)液相平均密度的計算液相平均密度依據(jù)下式計算：c)塔頂液相平均密度的計算：由，查化學化工物性數(shù)據(jù)手冊得： d)進料板液相平均密度的計算： 由， 查化學化工物性數(shù)據(jù)手冊得： 進料板液相的質(zhì)量分率： e)精餾段液相平均密度的計算： 液相平均表面張力的計算 液相平均表面張力依據(jù)下式計算： a)塔頂液相平均表面張力的計算： 由，查化學化工物性數(shù)據(jù)手冊得：b)進料板液相平均表面張力的計算： 由，查化學化工物性數(shù)據(jù)手冊得：c)精餾段液相平均表面張力： 液體平均黏度的計算液體平均黏度依據(jù)下式計算：a)塔頂液相平均黏度的計算：由，查化學化工物性數(shù)據(jù)手冊得： 解得：b)進料板液相平均黏度的計算： 由， 查化學化工物性數(shù)據(jù)手冊得： 解得： c)精餾段液相平均黏度的計算： 低沸精餾塔的塔體工藝尺寸的計算 圖24為低沸精餾塔示意圖。各項計算如下： a)堰長 b)溢流堰高度由 ，選用平直堰，堰上液層高度由化工設(shè)計書式近似取E=1，則取板上清液層高度，故 c)弓形降液管寬度和截面積由 由化工設(shè)計書得 故 驗算液體在降液管中停留時間，即故降液管設(shè)計合理。 塔板布置l 塔板的分塊由化工設(shè)計書，因故塔板采用整塊式。l 開孔區(qū)面積計算開孔區(qū)面積由化工設(shè)計書式故 l 篩孔計算及其排列由化工設(shè)計書，可選用碳鋼板，取篩孔直徑。查化學化工物性數(shù)據(jù)手冊得： 塔底出液的平均密度 由化工原理書得：一般液體流速為，氣體流速為由，取則由化工原理書附錄二十一中查普通無縫鋼管的選用細則確定選用：，其內(nèi)徑為 塔底蒸汽進料管的選型計算 塔底蒸汽流量 塔底蒸汽的平均摩爾質(zhì)量 塔底蒸汽的平均密度 由化工原理書得：一般液體流速為，氣體流速為 由，取則由化工原理書附錄二十一中查普通無縫鋼管的選用細則，確定選用：，其內(nèi)徑為3 高沸精餾塔工藝設(shè)計 高沸塔的物料衡算 在高沸塔中，主要進行氯乙烯和二氯乙烷的分離。 原料液及塔頂，塔底的摩爾分率 氯乙烯的摩爾質(zhì)量 二氯乙烷的摩爾質(zhì)量 進料： 塔頂： 塔底： = 原料液及塔頂，塔底的平均摩爾質(zhì)量 物料衡算原料液處理量： 總物料衡算： 氯乙烯的物料衡算： 解出： F=氯乙烯 二氯烷 D=180kmol/h氯乙烯 W= 圖31 高沸精餾塔表31 高沸塔物料衡算計算結(jié)果組分進料F塔頂D塔底W 流量180 由表31可知物料平衡。 精餾塔的氣液相負荷 求操作線方程精餾段操作線方程：提餾段操作線方程： 圖解法求理論板層數(shù)采用圖解法，如圖33所示，求得理論板層數(shù)為：總理論板層數(shù)NT=，進料板位置NF=2。所以：精餾段實際板層數(shù)N精=1/≈4 提餾段實際板層數(shù)N提=≈19 高沸塔其他物性數(shù)據(jù)的計算精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算，以精餾段為例進行計算： 操作壓力計算塔頂操作壓力 每層塔板壓降 進料板壓力 精餾段平均壓力 操作溫度的計算依據(jù)操作壓力，由泡點方程通過試差法計算出泡點溫度，其中氯乙烯和二氯乙烷的飽和蒸汽壓由安托尼方程計算，計算結(jié)果如下：塔頂溫度： ℃進料板溫度： ℃精餾段平均溫度： ℃ 平均摩爾質(zhì)量計算塔頂平均摩爾質(zhì)量計算： 查平衡曲線得 進料板平均摩爾質(zhì)量計算：由圖解理論板得： 查平衡曲線得： 精餾段平均摩爾質(zhì)量： 平均密度的計算a)氣相平均密度的計算由理想氣體狀態(tài)方程計算：b)液相平均密度的計算液相平均密度依據(jù)下式計算：c)塔頂液相平均密度的計算由℃， 查化學化工物性數(shù)據(jù)手冊得： d)進料板液相平均密度的計算： 由℃， 查化學化工物性數(shù)據(jù)手冊得： 進料板液相的質(zhì)量分率：精餾段液相平均密度： 液相平均表面張力的計算液相平均表面張力依據(jù)下式計算：a)塔頂液相平均表面張力的計算： 由℃，查化學化工物性數(shù)據(jù)手冊得： B0進料板液相平均表面張力的計算：由℃，查化學化工物性數(shù)據(jù)手冊得：， c)精餾段液相平均表面張力： 高沸精餾塔的塔體工藝尺寸的計算 塔徑的計算精餾段的氣，液相體積流率為：由式中C按計算，其中由化工設(shè)計書查取，圖的橫坐標為：取板間距，板上液層高度則：由化工設(shè)計書查取得：，則空塔氣速為： 由化工設(shè)計書，按照標準塔徑圓整后為：塔截面積為：實際空塔氣速為： 高沸精餾塔有效高度計算精餾段有效高度為提餾段有效高度為故精餾塔的有效高度為 高沸塔塔板主要工藝尺寸的計算 溢流裝置計算 因塔徑，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。d)降液管底隙高度由化工設(shè)計書取則 故降液管底隙高度設(shè)計合理。由化工設(shè)計書得，塔板分為3塊。篩孔按正三角形排列，取孔中心距 由化工設(shè)計書，篩孔數(shù)目為： 由化工設(shè)計書，開孔率為： 氣體通過閥孔的氣速為： 高沸塔接管的選型 進料管的選型計算 進料流量 進料的平均摩爾質(zhì)量 進料的平均密度 由化工原理書得： 一般液體流速為，氣體流速為 由，取μ=2m/s 則由化工原理書附錄二十一中查普通無縫鋼管的選用細則，確定選用：， 其內(nèi)徑為 塔頂氣體進入冷凝管的選型計算 塔頂氣體流量 塔頂氣體的平均摩爾質(zhì)量 塔頂氣體的平均密度 由化工原理書得：一般液體流速為，氣體流速為由，取則由化工原理書附錄二十一中查普通無縫鋼管的選用細則，確定選用：， 其內(nèi)徑為 塔頂回流管的選型計算塔頂回流量 塔頂回流的平均摩爾質(zhì)量 塔頂回流的平均密度 由化工原理書得：一般液體流速為，氣體流速為由， 取則由化工原理書附錄二十一中查普通無縫鋼管的選用細則，確定選用：，其內(nèi)徑為 塔底出液管徑的確定塔底出液量 塔底出液的平均摩爾質(zhì)量 塔底出液的平均密度 由化工原理書得：一般液體流速為，氣體流速為由，取則由化工原理書附錄二十一中查普通無縫鋼管的選用細則，確定選用：， 其內(nèi)徑為 塔底蒸汽進料管的選型計算塔底蒸汽流量 塔底蒸汽的平均摩爾質(zhì)量 塔底蒸汽的平均密度 由化工原理書得：一般液體流速為，氣體流速為由，取則由化工原理書附錄二十一中查普通無縫鋼管的選用細則，確定選用：， 其內(nèi)徑為最后完成了精餾工序段的計算及設(shè)備選型 結(jié) 論 在此次的畢業(yè)設(shè)計中，我的設(shè)計任務(wù)是年產(chǎn)10萬噸的氯乙烯精餾段工藝設(shè)計，本次設(shè)計主要包括三大部分：緒論、計算和總結(jié)。 在物料衡算中，主要是對低沸塔、高沸塔和塔頂全凝器的物料衡算，在此次的設(shè)計中，對于塔板數(shù)的確定，主要有低沸塔塔板數(shù)的確定和高沸塔塔板數(shù)的確定，在此過程中采用的是圖解法，可能存在一些誤差，這是設(shè)計中的不足之處，在最后的設(shè)備選型中，所選的設(shè)備型號及一些尺寸可能不是很完整，由于條件限制，只選了其中的幾個，通過和老師的交流一致達成共識，最后完成了此次的畢業(yè)設(shè)計。同時我還要感謝在我學習期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學和朋友。最后感謝化工系和我的母校新疆工業(yè)高等?？茖W校三年來對我的