【正文】 10＃運動粘度（40℃） m2/s 14 / 48 白礦油對甲酚和二甲苯有極好的溶解性，可完全互溶，因而采用白礦油為吸收劑非常容易吸收甲酚和二甲苯，吸收率可達 96%以上。白礦油循環(huán)吸收一定時間后，不需精餾，使用薄膜蒸發(fā)器蒸餾即可將白礦油與二甲苯和甲酚進行分離。吸收劑白礦油儲存在吸收劑灌內，經循環(huán)多次使用后，吸收劑白礦油內有機溶劑（二甲苯，甲酚）的含量達一定程度時，將其通過減壓降膜蒸發(fā)器，二甲苯的沸點為℃、甲酚的沸點為 191℃，而白礦油的沸點為 ℃，白礦油與甲酚和二甲苯的沸點相差較大，將空氣冷凝后 325℃左右廢氣作為熱源，通過減壓蒸發(fā)，可很容易將二甲苯，甲酚蒸發(fā)，實現(xiàn)分離。而蒸發(fā)的有機溶劑（二甲苯，甲酚）蒸氣再通入水冷凝器，用冷水將其冷凝成液體，實現(xiàn)回收。定期對吸附器中的活性碳進行更換，以保證廢氣質量 。根據(jù)熱量交換原理可分為間壁式，混合式和蓄熱式，間壁式換熱器應用最多，本設計采用間壁式換熱器。夾套式換熱器廣泛應用于反應過程的加熱和冷卻。蛇管換熱器的優(yōu)點是結構簡單，能承受高壓，可耐腐蝕材料制造；其缺點是容器內液體湍動程度低，管外給熱系數(shù)小。其傳熱效果較沉浸式大有改善。其結構簡單，傳熱系數(shù)大，推動力大，能承受高壓，應用亦方便?？煞譃槿缦聨追N類型： ① 固定管板式 ：用于冷熱流體溫差不大時，其機構簡單成本低，但清洗困難，要求管外流體清潔不易結垢。 ③ U 形管式換熱器 ：其每根換熱管都彎成 U 形，進出口按章在同一個管板兩側，以隔板分開，每根管子可自由伸縮，結構上比浮頭式簡單，但管程不易清洗，只用于清潔不易結垢流體。 流程安排 在列管式換熱器中，冷、熱流體的流程，需進行合理安排，一般應考慮以下原則：(1) 易結垢流體應走易于清洗的一側。 (2) 有時在設計上需要提高流體的速度，以提高其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，在這種情況下，應將需要調高流速的流體放在管程。 (3) 具有腐蝕性的流體應走管程，這樣可以節(jié)約耐腐蝕材料用量，降低換熱器成本。這是因為管子直徑小，承壓能力強，能夠避免采用耐壓的殼體和密封措施。 (6) 粘度大的流體應走殼程，因為殼程內的流體在折流板的作用下，流通截面和方向都不斷變化，在較低的雷諾數(shù)下就可達湍流狀態(tài)。 加熱劑和冷卻劑的選擇一般情況下，用作加熱或冷卻的流體是由實際情況決定的，但有些時候則需要設計者自行選擇。在化工生產中，水使常用的冷凝劑，飽和水蒸氣是常用的加熱劑。 流體進出口溫度的確定 工藝條體的進出口溫度是工藝條件所規(guī)定的。該溫度直接影響加熱劑或冷凝劑的用量以及換熱器的大小，因而這個溫度的確定有一個經濟上的優(yōu)化問題。 吸收塔 目前，我國采用的吸收塔主要有空噴塔，板式塔和填料塔，下面分別加以介紹。洗油從第二段起來采用循環(huán)噴灑。缺點：洗苯效率低，塔后煤氣含苯量高，洗油循環(huán)量大，動力消耗大。該塔容易實現(xiàn)最佳流體力學條件，即增加氣液兩相的接觸面積，提高兩相的湍流程度，迅速更改兩相界面以減小其擴散阻力。其缺點是塔板的效率受負荷變動的影響較大。塔內填料了用木格，鋼板網，金屬螺旋，帖拉累托填料，鮑爾環(huán)，鞍形填料以及塑料花環(huán)填料等。 填料的類型 (1) 木格填料塔 該塔型在我國焦化廠應用較多，它具有阻力較小，操作穩(wěn)定等優(yōu)點。因此在一些國家里，木格填料塔已被新型高效填料塔取代。該填料塔與木格填料塔相比，具有比表面積大，吸收率高，阻力小，動力消耗小等優(yōu)點，但制造麻煩，價格昂貴，處理能力小。但難于制造，價格昂貴。 (4) 塑料鮑爾環(huán)環(huán)填料塔 塑料花環(huán)填料是近年來又國外引進的高效填料，經過實踐檢驗證明，花環(huán)填料是一種具有比表面大，空隙來率高，阻力小，處理能力大，液體分布好，濕潤率高，投資省，占地少，節(jié)省能耗，制造安裝容易，操作方便等突出優(yōu)點的填料。 根據(jù)以上的論述，本設計采用塑料亂對面鮑爾環(huán)填料吸收塔。支撐板設計不當，首先發(fā)生液泛現(xiàn)象。17 / 48通常支撐板有篩板和各種具有升氣管結構的支撐板。分布器的設計不當，液體分布不均，填料層有效潤濕面積減少，而偏流現(xiàn)象和溝流現(xiàn)象增加，即使填料性能再好，也很難得到滿意的分離效果。 ② 槽式分布器 多用于直徑較大的填料塔，這種分布器不易堵塞，對氣體阻力小，但安裝要求高。 ④ 噴灑式分布器（蓮蓬頭） 適用于小型填料塔內，缺點是氣量較大時會產生較多的液沫夾帶。它們均由加熱室，流動通道，氣液分離空間者三部分組成，常用的蒸發(fā)器又以下幾種： 循環(huán)型蒸發(fā)器 (1) 垂直短管式 加熱室由垂直列管組成，管外加熱。 (2) 外加熱式 其主要特點是采用了加長的熱管，且液體下降管不受熱，有利于液體在器內循環(huán)。 單程型蒸發(fā)器 (1) 升膜式蒸發(fā)器 這種蒸發(fā)器的加熱管長可達 310m，設計和操作時要有較大的溫差。此外，還可以用于含少量固體和有輕度結垢傾向的液體。主要特點是借外強制料液呈膜狀流動，可適用于高粘度、易結晶、易結垢的濃溶液蒸發(fā)。 綜上所述，本設計中蒸發(fā)器可選擇減壓降膜式蒸發(fā)器 [17]。吸附劑一般有以下特點：大的比表面、適宜的孔結構及表面結構；對吸附質有強烈的吸附能力；一般不與吸附質和介質發(fā)生化學反應；制造方便，容易再生；有良好的機械強度等。 常用的吸附劑有以碳質為原料的各種活性炭吸附劑和金屬、非金屬氧化物類吸附劑（如硅膠、氧化鋁、分子篩、天然黏土等） 。用于濾除毒氣，精煉石油和植物油，防止病毒和霉菌，回收天然氣中的汽油以及食18 / 48糖和其他帶色物質脫色等。氣體吸附分離成功與否，極大程度上依賴于吸附劑的性能，因此選擇吸附劑是確定吸附操作的首要問題。它是用硫酸處理硅酸鈉的水溶液，生成凝膠，并將其水洗除去硫酸鈉后經干燥，便得到玻璃狀的硅膠，它主要用于干燥、氣體混合物及石油組分的分離等。粗孔硅膠在相對濕度飽和的條件下，吸附量可達吸附劑重量的 80%以上，而在低濕度條件下，吸附量大大低于細孔硅膠。由于它的毛細孔通道表面具有較高的活性，故又稱活性氧化鋁。在一定操作條件下，它的干燥深度可達露點70℃以下?；罨椒煞譃閮纱箢?，即藥劑活化法和氣體活化法。氣體活化法是把活性炭原料在非活性氣氛中加熱，通常在 700℃以下除去揮發(fā)組分以后，通入水蒸氣、二氧化碳、煙道氣、空氣等，并在 700~1200℃溫度范圍內進行反應使其活化。因而它用途遍及水處理、脫色、氣體吸附等各個方面。 　　沸石的特點是具有分子篩的作用，它有均勻的孔徑，如 3A0、4A0 、5A0、10A0 細孔。它已廣泛用于氣體吸附分離、氣體和液體干燥以及正異烷烴的分離。碳分子篩的孔結構主要分布形式為： 大孔直徑與碳粒的外表面相通，過渡孔從大孔分支出來，微孔又從過渡孔分支出來。 　　以煤為原料制取碳分子篩的方法有碳化法、氣體活化法、碳沉積法和浸漬法。 碳分子篩在空氣分離制取氮氣領域已獲得了成功，在其它氣體分離方面也有廣闊的前景 [18]。19 / 484 主要設備工藝計算、選型 總工藝的處理量計算 由生產任務知: 漆包線年產量 M=500t； 漆包線漆使用率 a =100kg/t； 漆包線漆中溶劑的含量為 70%； 生產時間為 200d； 進風量為 4050m179。本設計之后計算，廢氣的相關物性也均以空氣對用的物性近似計算。 求平均傳熱溫差 mt 由圖 41 可知 ℃30621???T 302512???tTt 則平均傳熱溫差 ：mt ln21?ttm 確定傳熱系數(shù) K 管科式換熱器的傳熱系數(shù) K 取值范圍如表 41 所示：表 41 管殼式換熱器的 K 值取值范圍表熱流體 冷流體 傳熱系數(shù) K[W/(m2℃)]水 水 8501700輕油 水 340910重油 水 60280氣體 水 17280水蒸氣冷凝 水 14204250水蒸氣冷凝 氣體 30300低沸點烴類蒸氣冷凝 水 4551140水蒸氣冷凝 輕油沸騰 4551020水蒸氣冷凝 重油沸騰 140425 得 K=30300W/(m178。.℃) 求傳熱面積 pA 換熱器的傳人面積 /m2： ?????tKQ21 / 48 選擇所用換熱器型號查《化工設計手冊》中《管殼式熱交換器系列標準》 。 水冷凝器 1 計算 求總的熱交換量 Q 水冷凝工藝如圖 42 所示： 由圖 42 可知廢氣冷卻降溫 △t： ℃2753021????T 廢氣降溫放出熱量 ：.??tGC 查《溶劑手冊》 ，得二甲苯的汽化潛熱 r=350kJ/kg。同樣，本設計之后的有關計算中，凡涉及到溶劑相關物性的，均以與之對應的二甲苯的物性來代替，作近似的計算。.℃) 可取 K=100W/(m178。s 103pa~ 選取管長、確定管程數(shù)和總管數(shù) (1) 確定管長 選定了管徑和管內流速后，可依下式確定換熱器的單程管子數(shù) udVn24is??式中 ——單程管子數(shù)目；sn V——管程流體的體積流量， m3/s； ——傳熱管內徑，m ；id u——管內流體流速，m/s。0d則 ????s (2) 確定管程 由于管程數(shù) :PN lLN?P式中 l——選取的每程管子長度， m。在選取管長時應注意合理利用材料，還要使換熱器具有適宜的的長徑比，列管式換熱管的長徑比可在 425 范圍內，一般情況下在 6 10，豎直放置的換熱器，長徑比為 4 6[10]。則 .?PN 則此換熱器為 6 管程換熱器。這種情況下的平均傳熱溫差需要校正計算。t??溫差校正系數(shù)圖如圖 43：25 / 48 值可由圖 43 查取，其中：t?? 5423012????tTR冷 流 體 溫 升熱 流 體 溫 降 流 體 的 最 初 溫 差冷 流 體 升 溫 一般要求 值不低于 ，若低于此值，當換熱器的操作條件略有變化時， 的變化較大，t?? t??圖 43 溫差校正系數(shù)圖26 / 48使得操作極不穩(wěn)定。t?? 管子排列 傳熱管在管板上的排列有三種基本形式，即正三角形、正四邊形和同心圓排列，本設計換熱管采用正三角形排列。a 則 求得，1)(360???a 所以 ?b 對于多管程換熱器，常采用組合排列方法。而采用焊接法時，管心距過小，也很難保證焊接質量，因此管心距應有一定得數(shù)值范圍。對于0(~5)td??直徑較小的管子，要注意，管心距最小不能小于（ +6）mm，而且 t/ 值應稍大些。一般情況下，隔板中心到離其最近一排管中心的距離可用下式計算： )(62m??ts 本換熱器采用焊接管路，則 t== 于是可求的各相鄰管子的管心距為 2s，常用換熱器傳熱管布置的管心距如表 45 所示：表 45 常用管心距管外徑 /mm 管心距/mm 各相鄰管的管心距/mm19 25 3825 32 4432 40 5238 48 60 殼體內徑 換熱器殼體內徑取決于換熱管數(shù)、管心距和換熱管的排列方式。0d 其中 ，則：..???Nbmm169)()3(0?????dbt 元整取得 D=。 折流板有橫向折流板和縱向折流板兩種，單殼程的換熱器僅需設置橫向折流板，多殼程換熱器不但需要設置橫向折流板，而且需要設置縱向折流板將換熱器分為多殼程結構。弓形折流板切去的圓缺高度一般是殼體內徑的 10% 40%，常用值為 20% 25%；折流板間距，在~~阻力允許的條件內盡可能的小，允許的折流板最小間距為殼體內徑的 20%或 50mm（兩者取較大值）[11]。因此選用的固定管板式換熱器基本參數(shù)如表 46 所示：表 46 換熱器基本參數(shù)工程直徑 DN/mm 219換熱管 Φ/mm 192管程數(shù) N/根 6管子根數(shù) n/根 60換熱管長度/mm 202228 / 48 吸收塔設計計算 填料的特性 由各填料性質，價格等對比，本設計選用的是 25mm 塑料亂堆鮑爾環(huán)，查《常見填料特性數(shù)據(jù)表》 ，可得所用填料的特性表如表 47 所示：表 47 填料特性表填料名稱尺寸mm材質及堆積方式比表面積ɑ/（ )32m空隙率ε/(m179。)堆積密度ρ/(kg/m179。 求吸收劑的流量 LG 溶劑最小氣液比 ：min)( ????xye 實際氣液比是最小氣液比的 倍。 求吸收塔設計氣速 u 泛點是填料塔的極限操作條件，正確估算泛點氣速，對填料塔的設計和操作十分重要。圖中縱坐標為 2LVg??????橫坐標為 ， ，5.??????LVG5.????????????LVh?30 / 48式中 u——空塔氣速，m/s；， ——氣體和液體的質量流速，kg/ （㎡s） ；VGL， ——氣體和液體的密度，kg/m179。/h；h ——液體的粘度，mPa s；L?? Ф——填料因子，1/m； ——水的密度和液體的密度之比；? g——重力加速度 178。2LV????gu經查相關數(shù)據(jù)得，填料因 Ф=170；密度之比 ； ??????????水吸收劑白礦油的粘度