甲苯二元體系連續(xù)浮閥精餾塔的工藝設(shè)計概述(已改無錯字)
2023-07-25 13:43:40 本頁面
【正文】 13塔徑D，m板間距HT ,m溢流形式單溢流單溢流降液管形式弓形降液管弓形降液管堰長lW，m堰高hW，m板上液層高度hL，m堰上液層高度hOW，m降液管底隙高度h0，m安定區(qū)寬度WS，m邊緣區(qū)寬度WC，m開孔區(qū)面積Aa，m2閥孔直徑d0，m篩孔數(shù)目n，個282282孔中心距t，m開孔率，％空塔氣速，m/s閥孔氣速，m/s每層塔板壓降ΔP，Pa液相負荷上限，m3/s液相負荷下限，m3/s負荷上限，m3/s負荷下限，m3/s操作彈性輔助設(shè)備設(shè)計 換熱器基本參數(shù)計算原料液走殼程，冷凝水走管程塔頂溫度采用井水作為冷凝水，初始溫為25℃，取冷凝器出口水溫為50℃，平均溫度時，查圖得， 氣體流量Vs=塔頂被冷凝量 ：冷凝的熱量：冷凝水的流量： 根據(jù)“傳熱系數(shù)K估計表”查由“冷凝有機液體蒸汽到水”K為230到930 w/(m2℃) ，故取K=350W/(m2.℃)傳熱面積的估計值為： =選型，有關(guān)參量見下表：外殼直徑D/mm800管子尺寸/mm25公稱壓 Pg/(kgf/cm)16管子長l/m公稱面積A/m管數(shù)n/根422管程數(shù)Np4管心距t/mm32殼程數(shù)Ns1管程通道面A/ m管子排列正三角排列中心排管數(shù)23 換熱器性能核算物性數(shù)據(jù)如下： （℃下，℃下）ρ [kg/m3]Cp[KJ/k℃]μ[pa/s]λ [w/(m℃)]苯104水104一、核算壓降（1）管程壓降管程流通面積： kg/m3管內(nèi)水的流速（湍流）管程流體阻力式中: Ft為結(jié)垢校正因數(shù)，此處取Ft= ，則ε/d=,查得摩擦系數(shù)λ=由以上計算可知，管程的總壓降小于30kpa，因此管程壓降符合條件（2）殼程壓降核算式中：Fs為殼程壓強降的結(jié)垢系數(shù)， F為管子排列方式對壓降的校正系數(shù)，對正三角形排列取F= 為殼程流體的摩擦系數(shù)，當Re500時，= nc為橫過管束中心線的管子數(shù)，正三角排列為換熱管以三角形排列，故 取=23流通截面積：取折流板間距 h=300mm折流擋板數(shù)：殼內(nèi)苯甲苯流速： 500Re=500，故殼程壓降小于30kpa，滿足核算條件，核算通過。綜上，管程、殼程壓力降均符合要求。二、核算換熱面積管程對流給熱系數(shù)因為Re=2113810000 ,Pr120 ,L/d60 故：殼程蒸汽冷凝給熱系數(shù) 又 經(jīng)過試差法可得℃，代入可得w/(m2℃)取污垢熱阻 ℃/W Rs= m℃/W以管外面積為基準 則K= ~，滿足要求計算傳熱面積 ：A=所選換熱器實際面積為裕度：。換熱面積滿足要求經(jīng)過上述衡算可知，所選的換熱器可以滿足換熱要求。精餾塔底的再沸器可分為：釜式再沸器、熱虹吸式再沸器及強制循環(huán)再沸器。如圖所示。（a）是臥式再沸器，殼方為釜液沸騰，管內(nèi)可以加熱蒸汽。塔底液體進入底液池中，再進入再沸器的管際空間被加熱而部分汽化。蒸汽引到塔底最下一塊塔板的下面，部分液體則通過再沸器內(nèi)的垂直擋板，作為塔底產(chǎn)物被引出。液體的采出口與垂直塔板之間的空間至少停留8～10分鐘，以分離液體中的氣泡。為減少霧沫夾帶，再沸器上方應有一分離空間，對于小設(shè)備，管束上方至少有300mm高的分離空間，對于大設(shè)備，～。（b）是夾套式再沸器，液面上方必須留有蒸發(fā)空間，一般液面維持在容積的70%左右。夾套式再沸器，常用于傳熱面較小或間歇精餾中。2. 熱虹吸式再沸器如圖所示。它是依靠釜內(nèi)部分汽化所產(chǎn)生的汽、液混合物其密度小于塔底液體密度，由密度差產(chǎn)生靜壓差使液體自動從塔底流入再沸器，因此該種再沸器又稱自然循環(huán)再沸器。這種型式再沸器汽化率不大于40%，否則傳熱不良。3. 強制循環(huán)再沸器如圖（f）所示。對于高粘度液體和熱敏性氣體，宜用泵強制循環(huán)式再沸器，因流速大、停留時間短，便于控制和調(diào)節(jié)液體循環(huán)量。原料預熱器和產(chǎn)品冷卻器的型式不象塔頂冷凝器和塔底再沸器的制約條件那樣多，可按傳熱原理計算。選擇150的飽和水蒸氣加熱，溫度為150的飽和水蒸氣冷凝潛熱為。一、相關(guān)物性數(shù)據(jù)和計算參數(shù)苯－甲苯液體走管程，水蒸汽走殼程，采用逆流物性數(shù)據(jù)：，按甲苯的相關(guān)物性數(shù)據(jù)計算不會產(chǎn)生較大誤差塔底溫度：t= ℃液體蒸發(fā)量：塔底物質(zhì)的汽化潛熱為r2 =選擇150的飽和水蒸氣加熱。溫度為150的飽和水蒸氣的相關(guān)物性參數(shù)： ，w/m℃。二、計算過程：再沸器的熱負荷等于： 水蒸汽的流量：水蒸氣和物料的溫度差： ⑷按照估算傳熱系數(shù) K=1000w/(m2K)傳熱面積： 再沸器選型，有關(guān)參量見下表：公稱直徑mm傳熱面積A（）（管長4米）碳素鋼管傳熱管數(shù)公稱壓力（Mpa）800Φ25 mm47216本設(shè)計是采用泡點進料，設(shè)原料液溫度為25℃，因此需要一臺原料預熱器。本預熱器的熱流體采用135℃的水蒸氣。苯甲苯混合液：25℃℃苯甲苯混合液進出口溫度的平均值為：℃查表算的苯和甲苯的在不同溫度下平均比熱容為： (kg℃) ， (kg℃) kJ/(kmol℃)△℃△℃℃所以預熱器熱負荷為：傳熱系數(shù)K取1400W/（m2℃）查135℃加熱蒸汽的質(zhì)量流量：一、進料管Mf= kmol/kg25℃時,內(nèi)差法查附表7：苯密度=：=,XF=（摩爾分數(shù)），=（質(zhì)量分數(shù)）。則進料體積流量取適宜的輸送速度，故查附表8，經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格：φ763 mm實際管內(nèi)流速：二、釜殘液出料管W= kmol/hMw= kg/kmol，釜殘液的體積流量：取適宜的輸送速度，則m查附表8，經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格：φ763 mm實際管內(nèi)流速： 三、回流液管 L=，ML=，ρL=回流液體積流量本精餾塔利用回流泵進行強制回流，取適宜的回流速度，那么查附表8，經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格：φ703 mm實際管內(nèi)流速： 四、再沸器蒸汽進口管設(shè)蒸汽流速為15m/s, 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格： φ45010 mm實際管內(nèi)流速： 五、塔頂蒸汽進冷凝器出口管設(shè)蒸汽流
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