處理量為12噸小時(shí)的二硫化碳和四氯化碳分離精餾塔設(shè)計(jì)書

- 1 - 處理量為 12噸 /小時(shí)的二硫化碳和四氯化碳分離精餾塔設(shè)計(jì)書 第一章 程的設(shè)計(jì)及說明圖 1 板式精餾塔的工藝流程簡圖 工藝流程：如圖 1 所示。原料液由高位槽經(jīng)過預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入精餾塔內(nèi)。操作時(shí)連續(xù)的從再沸器中取出部分液體作為塔底產(chǎn)品（釜?dú)堃海┰俜衅髦性弦翰糠制a(chǎn)生上升蒸汽，依次通過各層塔板。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后進(jìn)入貯槽再經(jīng)過冷卻器冷卻。并將冷凝液借助重力作用送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)過冷凝器后被送出作為塔頂產(chǎn)品。為了使精餾塔連續(xù)的穩(wěn)定的進(jìn)行，流程中還要考慮設(shè)置原 料槽。 - 2 - 產(chǎn)品槽和相應(yīng)的泵 ,有時(shí)還要設(shè)置高位槽。為了便于了解操作中的情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和采取相應(yīng)的措施，常在流程中的適當(dāng)位置設(shè)置必要的儀表。比如流量計(jì)、溫度計(jì)和壓力表等，以測量物流的各項(xiàng)參數(shù)。 知參數(shù)】 : 主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù) : 表 1 二硫化碳和四氯化碳的物理性質(zhì) 項(xiàng)目 分子式 分子量 沸點(diǎn) ( ) 密度3/二硫化碳 276 氯化碳 454 2 液體的表面加力 (單位 :mN/m) 溫度 8 硫化碳 氯化碳 3 常壓下的二硫化碳和四氯化碳的氣液平衡數(shù)據(jù) 液相中二硫化碳摩爾分率 x 氣相中二硫化碳摩爾分率 y 液相中二硫化碳摩爾分率 x 氣相中二硫化碳摩爾分率 y 0 塔依據(jù) 工業(yè)上，塔設(shè)備主要用于蒸餾和吸收傳質(zhì)單元操作過程。對于一個(gè)具體的分離過程，通常按以下五項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合評價(jià)： （ 1） 通過能力大，即單位塔截面能夠處理得氣液負(fù)荷高； （ 2） 塔板效率高； （ 3） 塔板壓降低； - 3 - （ 4） 操作彈性大； （ 5） 結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。 而篩板塔是現(xiàn)今應(yīng)用最廣泛的一種塔型，設(shè)計(jì)比較成熟， 具體優(yōu)點(diǎn)如下： （ 1）結(jié)構(gòu)簡單、金屬耗量少、造價(jià)低廉。 （ 2）氣體壓降小、板上液面落差也較小。 （ 3）塔板效率較高， 改進(jìn)的大孔篩板能提高氣速和生產(chǎn)能力，且不易堵塞塞孔。 因此對于苯和甲苯物系，有側(cè)線進(jìn)料和出料的工藝過程，選用板式塔較為適宜。 第二章 【設(shè)計(jì)計(jì)算】 餾流程的確定 二硫化碳和四氯化碳的混合液體經(jīng)過預(yù)熱到一定的溫度時(shí)送入到精餾塔，塔頂上升蒸氣采用全凝器冷若冰霜凝后，一部分作為回流，其余的為塔頂產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送到貯中，塔釜采用間接蒸氣再沸器供熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入貯槽。流程圖如圖 1 所示。 的物料衡算 (一 )、料液及塔頂塔底產(chǎn)品含二硫化碳的質(zhì)量分率 0 . 3 4 7 6 0 . 2 0 30 . 3 4 7 6 ( 1 0 . 3 4 ) 1 5 4 0 . 9 7 7 6 0 . 9 4 10 . 9 7 7 6 ( 1 0 . 9 7 ) 1 5 4 0 . 0 4 7 6 0 . 0 2 0 10 . 0 4 7 6 ( 1 0 . 0 4 ) 1 5 4 （二）、平均分子量 0 . 3 4 7 6 ( 1 0 . 3 4 ) 1 5 4 1 2 7 . 4 80 . 9 7 7 6 ( 1 0 . 9 7 ) 1 5 4 7 8 . 3 40 . 0 4 7 6 ( 1 0 . 0 4 ) 1 5 4 1 5 0 . 8 8 （三）、物料衡算 每小時(shí)處理摩爾量 1 2 0 0 0 1 2 0 0 0 9 4 . 1 3 /1 2 7 . 4 8FF k m o l - 4 - 總物料衡算 D W F 易揮發(fā)組分物料衡算 0 . 9 7 0 . 0 4 0 . 3 4D W F 聯(lián)立以上三式可得： 3 0 /6 3 /9 4 /D km o l hW km o l hF km o l h板數(shù)的確定 （一）理論板 根據(jù)二硫化碳 四氯化碳 氣液平衡組成與溫度的關(guān)系數(shù)據(jù)表，用插值法求全塔溫度： 塔頂溫度 4 6 . 34 6 . 3 4 8 . 5 4 6 . 5 41 0 0 . 0 8 6 . 0 4 9 8 . 5 1 0 0 . 0D Dt t 進(jìn)料溫度 58 塔釜溫度 7 6 . 77 4 . 9 7 3 . 1 7 6 . 6 50 2 . 9 6 0 . 0 7 7 6 0W Wt t 精餾段平均溫度() 5 2 . 2 72 精 = 提餾段平均溫度() 6 7 . 3 32提 根據(jù)二硫化碳 四氯化碳 氣液平衡組成與溫度的關(guān)系數(shù)據(jù)表，用插值法求汽相組成： 塔頂處汽相組成 4 8 . 5 4 6 . 5 4 6 . 6 5 4 6 . 5 9 9 . 2 69 3 . 2 1 0 0 . 0 1 0 0 . 0DD 進(jìn)料處汽相組成 - 5 - 5 9 . 3 5 5 . 3 5 8 5 9 . 3 6 7 . 0 7 %6 3 . 4 7 4 . 7 6 3 . 4FF 塔釜處汽相組成 7 4 . 9 7 3 . 1 7 6 . 7 7 3 . 1 4 . 3 %8 . 2 3 1 5 . 5 5 1 5 . 5 5WW 相對揮發(fā)度的求解 塔頂處 相對揮發(fā)度 0 . 9 9 2 6 1 0 . 9 9 2 60 . 9 7 ; 0 . 9 9 2 6 / 2 . 0 4 2 80 . 9 7 由 x 得 進(jìn)料處 相對揮發(fā)度 0 . 6 7 0 7 1 0 . 6 7 0 70 . 3 4 ; 0 . 6 7 0 7 / 1 . 9 5 70 . 3 4 由 x 得 塔釜處 相對揮發(fā)度 0 . 0 4 3 1 0 . 0 4 30 . 0 4 ; 0 . 0 4 3 / 1 . 9 20 . 0 4 由 x 得 精餾段平均相對揮發(fā)度() 2 . 0 02 精 = 提餾段平均相對揮發(fā)度() 1 . 9 42 提 （ 1） 平衡線方程 2 . 8 81 ( 1 ) 1 . 8 8 （ 2） q 線方程 1111 9 1 0 . 2x （ 3）最小回流比 - 6 - 依公式m i 9 7 0 . 5 8 1 3 1 . 5 8 9 40 . 5 8 1 3 0 . 3 2 7 3 取操作回流比m i 1 . 5 8 9 4 3 . 1 7 8 8 (4) 精餾段操作線方程3 . 1 7 8 8 0 . 9 7 0 . 7 6 0 7 0 . 2 3 5 71 1 3 . 1 7 8 8 1 3 . 1 7 8 8 1x x (5)提餾段操作線方程 提餾段操作線過點(diǎn) c,()q 線方程的交點(diǎn) d，連接 c、 d 即為提餾段操作線方程。 圖 2 二硫化碳、四氯化碳的 及圖解理論板 上作圖解得： ( 9 )層 （不包括塔釜），其中精餾段為 5 層，提餾段為 . (二 ) 全塔效率 1 7 0 . 6 1 6 l - 7 - 塔內(nèi)的平均溫度為 ,該溫度下的平均粘度m0 . 3 4 0 . 6 6 0 . 3 3 0 . 3 0 . 6 6 0 . 6 8 1 . 4 2 8m A B 故 : 0 . 1 7 0 . 6 1 6 l g 1 . 4 2 8 0 . 4 3 (三 ) 實(shí)際板數(shù) N 精餾段 : 5 / 1 2精 層提餾段 : 3 . 5 / 9提 層第三章 板式塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算 (一 ) 操作壓強(qiáng)的計(jì)算 頂壓強(qiáng) +每層塔板壓降 P=： 進(jìn)料板壓強(qiáng)： 0 釜壓強(qiáng)： 餾段平均操作壓強(qiáng)： 109.5 提餾段平均操作壓強(qiáng)： P m = (三 ) 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 塔頂摩爾質(zhì)量的計(jì)算：由 xd=平衡曲線 ,得 . 9 7 7 6 ( 1 0 . 9 7 ) 1 5 4 8 4 . 9 6 /M k g k m o l L D m 0 . 9 2 7 7 6 ( 1 0 . 9 2 7 ) 1 5 4 7 5 . 0 7 /M k g k m o l ； 進(jìn)料摩爾質(zhì)量的計(jì)算： 平衡曲線查的： ； V F m 0 . 5 8 2 7 6 ( 1 0 . 5 8 2 ) 1 5 4 9 8 . 9 8 /M k g k m o l ； . 3 8 8 7 6 ( 1 0 . 3 8 8 ) 1 5 4 1 2 3 . 7 4 /M k g k m o l ； 塔釜 摩爾質(zhì)量的計(jì)算：由平衡曲線查的： 1x= W m 0 . 0 4 7 6 4 ( 1 0 . 0 4 ) 1 5 4 1 5 0 . 8 8 /M k g k m o l - 8 - L W m 0 . 1 2 7 7 6 ( 1 0 . 1 2 7 ) 1 5 4 1 4 4 . 1 /M k g k m o l 精餾段平均摩爾質(zhì)量： V m ( ) ( 8 4 . 9 6 9 8 . 9 8 ) 2 9 1 . 9 7 /M k g k m o l 精； L m ( ( 7 5 . 0 7 1 2 3 . 7 4 ) 2 9 9 . 4 0 5 /M k g k m o l 精 )； 提餾段平均摩爾質(zhì)量： V m ( ) ( 9 8 . 9 8 1 5 0 . 8 8 ) 2 1 2 4 . 5 4 /M k g k m o l 提 ； L m ( ) ( 1 2 3 . 7 4 1 4 4 . 1 ) 2 1 3 3 . 9 2 /M k g k m o l 提 ； （四 ) 平均密度計(jì)算： m 不同溫度下2位置溫度 （） 2()3( / )m 4()3( / )m 2()()頂 224 1543 料口 58 1206 1508 釜 177 1485 、液相密度 塔頂部分 依下式： 1 L B （ 為質(zhì)量分率）；其中 A =B = 即： 30 . 9 4 1 0 . 0 5 91 1 2 6 9 . 5 /1 2 2 4 1 5 4 3L m L m k g m ； 進(jìn)料板處：由加料板液相組成：由 - 9 - 30 . 2 0 3 1 0 . 2 0 31 1 5 0 3 . 3 /1 2 0 6 1 5 0 8L F m L F m k g m ； 塔釜處液相組成：由 30 . 0 2 0 1 1 0 . 0 2 0 11 1 5 2 4 . 2 /1 1 7 7 1 4 8 5L W m L W m k g m 故 精餾段平均液相密度： 3L ( ) ( 7 5 3 . 4 8 6 7 . 9 ) 2 8 1 0 . 7 /m k g m 精 ； 提餾段的平均液相密度： 3L ( ) ( 1 6 2 7 . 5 1 5 1 3 . 3 ) 2 1 5 7 2 . 4 /m k g m 提； 2、氣相密度 精餾段的平均氣相密度 V m ( ) 3V m ( ) p 1 0 9 . 5 9 1 . 9 7 3 . 7 8 /8 . 3 1 4 ( 5 2 . 2 5 2 7 3 . 1 )m M k g 精精 提餾段的平均氣相密度 V m ( ) 3V m ( )p 1 1 6 . 8 1 2 4 . 5 4 5 . 1 4 /8 . 3 1 4 ( 6 7 . 2 5 2 7 3 . 1 )mM k g 提提（五）液體平均表面張力 m的計(jì)算 不同溫度下2位置溫度 （） 2()( / )m 4()( / )m 塔頂 料口 58 釜 相平均表面張力依下式計(jì)算，及x - 10 - 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算 ： L D m 0 . 9 7 2 8 . 4 1 6 0 . 0 3 2 3 . 6 6 9 2 8 . 7 3 /m N m ； 進(jìn)料液相平均表面張力的計(jì)算 L D m 0 . 3 4 2 6 . 7 5 9 ( 1 0 . 3 4 ) 2 2 . 2 8 6 2 3 . 7 7 4 /m N m ； 塔釜 液相平均表面張力的計(jì)算 L W m 0 . 0 5 2 4 . 0 8 9 ( 1 0 . 0 5 ) 2 0 . 0 6 7 2 0 . 0 8 3 /m N m ； 則： 精餾段液相平均表面張力為： m ( ) /m N m 精 (2= m ( ) ( 2 3 . 7 7 4 2 0 . 0 8 3 ) 2 2 1 . 9 2 8 /m N m 提液體平均粘度的計(jì)算相平均粘度依下式計(jì)算，即Lm i ； 塔頂 液相平均粘度的計(jì)算，由由手冊得： 0 A m P a s ； 0 . 7 1B m P a s ； 0 . 9 7 0 . 3 3 0 . 0 3 0 . 7 1 0 . 4 1 4L D m m P a s ； 進(jìn)料板液相平均粘度的計(jì)算：由8手冊得： 0 A m P a s ； 0 . 6 4B m P a s ； 0 . 3 4 0 . 2 8 0 . 6 6 0 . 6 4 0 . 5 1 7 6L F m m P a s ； 塔釜液相平均粘度的計(jì)算： 由手冊得： 0 A m P a s ； 0 . 5 1B m P a s ； 0 . 0 4 0 . 2 5 0 . 9 5 0 . 5 1 0 . 4 8 6L W m m P a s ； - 11 - 餾塔氣液負(fù)荷計(jì)算 精餾段： V=(R+1) D 1 3 9 /km ol h ()3V m ( )1 3 9 . 1 5 9 1 . 9 7 1 . 0 1 m /3 6 0 0 3 6 0 0 3 . 7 8 精精L= 0 8 /km ol h ()3L m ( )1 0 8 . 3 2 9 9 . 4 0 5 0 . 0 0 2 0 3 m /3 6 0 0 3 6 0 0 1 3 9 4 . 3 精精600 m/h 提餾段： 1 3 9 . 1 5V V k m o l ； ()()3V m ( )1 3 9 . 1 5 1 2 4 . 5 4 0 . 9 4 1 m /3 6 0 0 3 6 0 0 5 . 1 4 提提提； L = L + F = 1 1 7 . 3 7 + 9 4 . 1 3 = 2 0 9 . 5 k m o l / h； ()3L m ( )2 0 9 . 5 1 3 3 . 9 2 0 . 0 0 2 8 9 m /3 6 0 0 3 6 0 0 1 5 7 4 . 8 提提； L 3 6 0 0 0 . 0 0 2 8 9 9 . 9 2 m /h h ； 和塔板的主要工藝尺寸的計(jì)算 （一）塔徑 D 參考下表 初選板間距 板上液層高度故 ： 精餾段： 7=1220 . 0 0 2 3 1 3 9 4 . 3( ) ( ) ( ) ( ) 0 . 0 4 71 . 0 4 3 . 7 8s 查圖表 20C=公式 0 . 2 0 . 220 2 6 . 0 6( ) 0 . 0 7 2 ( ) 0 . 0 7 2 12 0 2 0 ； - 12 - m a 9 4 . 3 3 . 7 80 . 0 7 2 1 . 4 8 9 /3 . 7 8 m s 取安全系數(shù)為 ： u=0.7s 故： 4 4 1 . 0 4 1 . 2 7 21 . 0 4 2 3 ； 按標(biāo)準(zhǔn)，塔徑圓整為 則空塔氣速為224 4 1 . 0 4 0 . 7 8 /1 . 3m 塔的橫截面積 2 2 21 . 3 1 . 3 2 6 744 m 提餾段： 11 22 0 . 0 0 2 7 7 1 5 7 4 . 8( ) ( ) ( ) ( ) 0 . 0 5 0 70 . 9 5 6 5 . 1 4s ；查圖 20C=公式： 0 . 20 . 2202 2 . 0 9( ) 0 . 0 6 8 0 . 0 6 9 42 0 2 0 ； m a 7 4 . 8 5 . 1 40 . 0 6 9 4 1 . 2 1 3 /5 . 1 4 m s 取安全系數(shù)為 m a 7 0 . 7 1 . 2 1 3 0 . 8 4 9 /u u m s ； 4 4 0 . 9 5 6 1 . 2 00 . 8 4 9 ； 為了使得整體的美觀及加工工藝的簡單易化 ,在提餾段與精餾段的塔徑相差不大的情況下選擇相同的尺寸 ; 故 :D 取 的橫截面積 : 2 2 21 . 3 1 . 3 2 6 744 m - 13 - 空塔氣速為224 4 0 . 9 5 6 0 . 7 2 0 /1 . 3m 板間距取 適 （二）溢流裝置 采用單溢流、弓形降液管、平形受液盤及平形溢流堰，不設(shè)進(jìn)流堰。各計(jì)算如下： 精餾段： 1、溢流堰長 ： 0 . 7 1 . 3 0 . 9 1 ； 2、出口堰高 hw= 由 = 2 . 52 . 58 . 2 8 1 0 . 4 80 . 9 1l m查手冊知： E 為 下式得堰上液高度：2 23 32 . 8 4 2 . 8 4 8 . 2 81 . 0 3 0 . 0 1 31 0 0 0 1 0 0 0 0 . 9 1 故：L o h 0 . 0 7 0 . 0 1 3 0 . 0 5 7 3、 降液管寬度手冊得 / 0 . 1 4 , / 0 . 0 8d f A A故： 2 2 20 . 0 8 0 . 0 8 1 . 3 0 . 1 0 6 244 m 0 . 1 0 6 2 0 . 4 2 1 . 8 5 ,0 . 0 0 2 0 3 符 合 要 求 4、降液管底隙高度0s 依式計(jì)算降液管底隙高度0h， 即：0 00 . 0 0 2 0 3 0 . 0 2 1 20 . 9 1 0 . 1 提餾段： - 14 - 1、溢流堰長 D ，即： 0 . 7 1 . 3 0 . 9 1 ； 2、出口堰高 w L ow h =h ； 由 / D = 0 / 1 0 2 . 52 . 59 . 7 6 1 2 . 6 30 . 9 1l m查手冊知 E 為 下式得堰上液高度： 2 23 32 . 8 4 2 . 8 4 8 . 9 81 . 0 4 0 . 0 1 1 91 0 0 0 1 0 0 0 0 . 9 1 0 . 0 7 0 . 0 1 1 9 0 . 0 5 8 1 。 1、 降液管寬度降液管面積 /=手冊得 / 0 . 1 4 , / 0 . 0 8d f A A 故： 2 2 20 . 0 8 0 . 0 8 1 . 3 0 . 1 0 6 244 m 0 . 1 0 6 2 0 . 4 1 5 . 2 8 5 ,0 . 0 0 2 8 9 符 合 要 求降液管底隙高度 0h 取液體通過降液管底隙的流速0u=s 依式計(jì)算降液管底隙高度 0h：即 0 00 . 0 0 2 8 9 0 . 0 3 6 70 . 5 6 0 . 0 8 （三）塔板布置 1、取邊緣區(qū)寬度安定區(qū)寬度精餾段：依下式計(jì)算開孔區(qū)面積 2 2 2 12 s i xA x R x R R - 15 - 其中 1 . 3 0 . 1 8 2 0 . 0 6 5 0 . 4 0 322 W m 1 . 3 0 . 0 3 5 0 . 6 1 522 m 故 : 2 2 2 1 0 . 4 0 32 0 . 4 0 3 0 . 6 1 5 0 . 4 0 3 0 . 6 1 5 s i 0 0 . 6 1 5A 提餾段： 依下式計(jì)算開孔區(qū)面積 2 2 2 12 s i x R x 2 2 2 1 0 . 4 0 32 0 . 4 0 3 0 . 6 1 5 0 . 2 2 3 0 . 6 1 5 s i 0 0 . 6 1 5 =m 其中 1 . 3 0 . 1 8 2 0 . 0 6 5 0 . 4 0 322 W m 1 . 3 0 . 0 3 5 0 . 6 1 522 m （四）篩孔數(shù) n 與開孔率 取篩孔的孔徑 5三角形排列，一般碳鋼的板厚 為40/ 孔中心距 t= 下式計(jì)算塔板上篩孔數(shù) n ,即 33221 1 5 8 1 0 1 1 5 8 1 0 0 . 9 1 5 3 9 7 01 7 . 5 孔 - 16 - 依下式計(jì)算塔板上開孔區(qū)的開孔率 ，即： 0 20A 0 . 9 0 7% 7 . 5 %( / )A t d （在 515%范圍內(nèi)） 精餾段每層板上的開孔面積20 . 0 7 5 0 . 9 1 5 0 . 0 6 8 6 m 氣孔通過篩孔的氣速01 . 0 4 1 5 . 1 6 /0 . 6 8 6m 提餾段每層板上的開孔面積 20 . 0 7 5 0 . 9 1 5 0 . 0 6 8 6 m 氣孔通過篩孔的氣速 0 0 . 9 4 1 1 5 . 7 2 /0 . 6 8 6m （五）塔有效高度 精餾段 精 （ 12 提餾段有效高度 提 （ 9 在進(jìn)料板上方開一人孔，其高為 般每 68 層塔板設(shè)一人孔（安裝、檢修用），需經(jīng)常清洗時(shí)每隔 34 層塊塔板處設(shè)一人孔。設(shè)人孔處的板間距等于或大于 600m。根據(jù)此塔人孔設(shè) 4 個(gè)。故：精餾塔有效高度 3 0 . 8 4 . 4 3 . 2 2 . 4 1 0Z Z Z m 精 提 板的流體力學(xué)驗(yàn)算 (一 ) 氣體通過篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨葥?jù) p c lh h h h - 17 - 干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨葥?jù)0 / 5 / 4 1 . 2 5d ，查干篩孔的流量系數(shù)圖0 精餾段由下式得2 2001 5 . 1 6 3 . 7 80 . 0 5 1 0 . 0 5 1 0 . 0 2 7 10 . 8 9 1 3 9 4 . 3 提餾段由下式得 2 2001 5 . 1 6 5 . 1 40 . 0 5 1 0 . 0 5 1 0 . 0 4 2 80 . 8 9 1 5 7 4 . 8vc 3、 精餾段氣流穿過板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?0 4 0 . 8 5 9 5 /1 . 3 2 7 0 . 1 0 6 2m 0 . 8 5 9 5 3 . 7 8 1 . 8 7 8 由圖充氣系數(shù)0與 0 . 5 7 0 . 0 7 0 . 0 3 9 9w o wh h m 提餾段氣流穿過板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?. 9 5 6 0 . 7 8 3 /1 . 3 2 7 0 . 1 0 6 2m 0 . 7 8 3 5 . 1 4 1 . 7 7 5 由圖充氣系數(shù)0與 0 0 . 5 8 0 . 0 7 0 . 0 4 0 6w o wh h m 3、 精餾段克服液體表面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?h - 18 - 由 h= 304 4 2 6 . 0 6 1 0 0 . 0 0 1 5 1 51 3 8 4 . 3 9 . 8 1 0 . 0 0 5 提餾段克服液體表 面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?h由 h= 304 4 2 2 . 0 9 1 0 0 . 0 0 1 2 3 61 5 7 4 . 8 9 . 8 1 0 . 0 0 5L 故 精餾段 0 . 0 3 0 1 + 0 . 0 3 9 9 + 0 . 0 0 1 5 1 5 = 0 . 0 5 8 5 1 h g= 0 . 0 5 8 5 1 1 3 9 4 . 3 9 . 8 1 8 0 0 . 3 0 . 8 0 0 3 ( 1 . 0 )p a k p a k p a （設(shè)計(jì)允許值） 故 提餾段 0 . 0 0 4 8 3 + 0 . 0 4 0 6 + 0 . 0 0 1 2 3 6 = 0 . 0 6 4 6 3 單板壓降 h g= 0 . 0 6 4 6 3 1 5 2 1 . 4 9 . 8 1 9 6 4 . 6 0 . 9 6 4 6 ( 1 . 0 )p a k p a k p a （設(shè)計(jì)允許值） （二） 精餾段霧沫夾帶量由式3 . 265 . 7 1 0 = 3 . 2635 . 7 1 0 0 . 8 5 9 52 6 . 0 6 1 0 0 . 4 2 . 5 0 . 0 7 = / 800座厚取 16 3i b 1 3 2 m 5 3 2 m 2 0 0 m m D 1 6 0 0 m mm m 基 礎(chǔ) 環(huán) 內(nèi) 徑 （ 1 3 0 0 + 2 1 6 ） - 0 . 2 1 0基 礎(chǔ) 環(huán) 外 徑 （ 1 3 0 0 + 2 1 6 ） + 0 . 2 1 0圓 整 基 礎(chǔ) 環(huán) 厚 度 ， 考 慮 到 腐 蝕 余 量 取 18 ， 考 慮 再 沸 器 ， 高 地 面 2 ，地 角 螺 栓 直 徑 一般隔 68 塔板設(shè)一個(gè)人孔，取人孔直徑為 500伸出塔體的筒體長為 220孔中心距操作平臺(tái) 8001200人孔的板間距為800 21 塊板，可 設(shè) 4 個(gè)人孔。 5塔總體高度的設(shè)計(jì) 管型 進(jìn)料管 回流管 塔底出料管 塔頂蒸汽出料管 塔底蒸汽進(jìn)氣管 規(guī)格 56 56 56 299 229 32 - 1. 塔的頂部空間 2. 塔的頂部空間高度是指塔的第一層塔盤到塔頂封頭的直線距離，取除沫器到第一塊板的距離為 800頂部空間高度為 1200 F p T F F p p D （ n - n - n - 1 ) H + n H + n H + H + H = 1 2 . 6 熱量衡算 加熱介質(zhì)的選擇 選用飽和水蒸氣，溫度 140，工程大氣壓力 因：水蒸氣清潔易得，不易結(jié)垢，不腐蝕管道，飽和水蒸汽冷凝放熱值大，而水蒸汽壓力越高，冷凝 溫差越大，管程數(shù)相應(yīng)減小，但蒸汽壓力不宜太高。 冷凝劑的選擇 選冷卻水，溫度 25，溫升 10 原因：冷卻水方便易得，清潔不易結(jié)垢，升溫線越高，用水量越小，但平均溫差小，傳熱面積大，綜合考慮選擇 10 熱量衡算 由汽液平衡數(shù)據(jù) 8 ： 7 7 . 4 0 71由 物 性 表 查 得 C P K J / k m o l k 2C P 1 3 3 . 6 6 K J / K m o l k D P 1 D P 2 = C x + C ( 1 - x ) = 7 7 . 4 0 7 0 . 9 7 + 1 3 3 . 6 6 ( 1 - 0 . 9 7 ) = 7 9 . 0 9 5 k J / ( k m o l k )時(shí)： 7 9 . 4 1 11由 物 性 表 查 得 C P K J / k m o l k 2C P 1 4 1 . 9 6 K J / K m o l k 12W P W P W C P = C x + C ( 1 - x ) = 7 9 . 4 1 1 0 . 0 3 4 + 1 4 1 . 9 6 ( 1 - 0 . 0 3 4 ) = 1 3 9 . 4 6 k J / ( k m o l k ) - 33 - 58 時(shí)： 7 8 . 0 7 41由 物 性 表 查 得 C P K J / k m o l k 2C P 1 3 6 . 2 5 K J / K m o l F C P = C x + C ( 1 - x ) = 7 8 . 0 7 4 0 . 3 4 + 1 3 6 . 6 5 ( 1 - 0 . 3 4 ) = 1 1 6 . 4 7 k J / ( k m o l k )P 1 P 2當(dāng) t時(shí)， 3 5 5 . 5 41由 物 性 表 查 得 r K J / K g 2 0 0 4 . 2 52r K J / K g )x(12 = 2 0 4 . 2 5 3 5 5 . 5 4 0 . 9 7 ( 1 0 . 9 7 ) 3 5 1 . 0 0 1 3 K J / K g 塔頂以 0 為基準(zhǔn)，則 0 上升熱量 Q = V 2 0 9 . 2 7 4 3 7 9 . 0 9 5 4 6 . 6 5 2 0 9 . 2 7 4 3 3 5 1 . 0 0 1 3 7 7 4 8 4 4 8 /P D V t V r D 5 0 . 0 8 7 9 . 0 9 5 4 6 . 5 4 1 8 4 3 4 9 /C t K J h 回流液熱量 Q = L t = 1 5 9 . 1 9 4 3 7 9 . 0 9 5 4 6 . 5 4 = 5 8 6 0 0 7 k J / 進(jìn)料熱量 Q = L t = 9 4 . 1 3 1 1 6 . 4 7 5 8 = 6 3 5 8 7 2 k J / 塔底殘液熱量： - 34 - Q = L t = 6 3 . 7 3 1 3 9 . 4 6 7 6 . 6 5 = 6 8 1 2 4 8 k J / 冷凝器消耗的熱量 : Q = Q - Q - Q = 6 4 4 8 4 4 8 - 5 8 6 0 0 7 - 1 8 4 3 4 9 = 5 6 7 8 0 9 2 k J / R D 再沸器提供的熱量 塔范圍內(nèi)列熱量衡算式）塔釜熱損失為 10%，則塔釜熱損失 Q =0 . 9 Q = Q + Q + Q - Q = 5 6 7 8 0 9 2 + 6 8 1 2 4 8 + 1 8 4 3 4 9 - 6 3 5 8 7 2B C W D F 計(jì)算得： Q =6564241kJ/凝器的選擇 有 機(jī) 物 蒸 汽 冷 凝 器 設(shè) 計(jì) 選 用 的 總 體 傳 熱 系 數(shù) 范圍 500 20k c a l / m h c 本設(shè)計(jì)取 k=1000 20k c a l / m h c=4180J 20/ m h c 出料液溫度： 58（飽和氣） 58（飽和液），冷卻水溫度取 20 35， 逆流操作 ： 1t , 2t , 12 t 15 t = = 2 9 . 8 8 t 3 8 . t 傳熱面積：根據(jù)全塔熱量衡算得 6 5 . 6 7 8 1 0 k J / h， 6 2 . 6 7 8 1 0A = 4 5 . 4 6 t 4 1 8 0 2 9 . 8 8. 取安全系數(shù)為 所需傳熱面積 A=A=- 35 - 換熱器列表 沸器的選擇 選用 120飽和水蒸氣加熱，傳熱系數(shù)取 K=2926 2 料液溫度 58 水蒸汽溫度 120 120， 逆流操作： 1t 2t 12 t t = 4 9 . 3 t 傳 熱 面 積 ： 根 據(jù) 全 塔 熱 量 衡 算 得 6 5 6 4 2 4 1 k J / h， 2s 564241A = 4 5 . 5 t 2 9 2 6 4 9 . 3取安全系數(shù)為 所需傳熱面積 A=A=的選型 以進(jìn)料 泵為例，由上面設(shè)計(jì)可知其流速為： / 設(shè) 泵 在 地 面 上 ， 忽 略 其 它 因 素 ， 料 液 面 至 加 料 孔 的 高 度h=1=8m ,主加料管長 止閥兩個(gè)，則有關(guān)管件的局部阻力系數(shù)分別是： 90 =止閥： =稱直徑/管程數(shù) 排管數(shù) n 管程流通面積 / 2m 換熱面積A/ 2m 換熱管長度 L/400 4 129 000 公稱直徑/管程數(shù) 排管數(shù) n 管程流通面積 / 2m 換熱面積A/ 2m 換熱管長度 L/400 4 129 000 - 36 - 則總的局部阻力系數(shù)為： = +6 2=上面設(shè)計(jì)可知：進(jìn)料液密度為： 3 = 1 5 1 3 . 3 k g / 黏度為0 . 5 1 7 6F m P a s 0 . 0 6 6 1 1 . 2 5 1 5 1 3 . 3 4F F R e = = = 2 3 9 8 4 3 . 7 1 0 （ 湍 流 ） . 5 1 7 6 1 0 壁 絕 對 粗 糙 度 = 0 . 3 m m , d = 0 . 0 0 4 1 , 查 莫 狄 圖 可 得 摩 擦 系 數(shù) = 0 . 0 3 1則： 2 2 1 . 2 5 ( + ) = ( 0 . 0 3 1 + 1 3 . 5 + 1 . 5 ) = 3 . 0 9 mf d 2 g 0 . 0 0 6 6 1 2 9 . 8 1 p = 0 . 7 = 6 . 3 K p 在兩截面之間列柏努利方程