苯-氯苯精餾塔工藝設(shè)計(jì)

1、山東理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目：苯-氯苯精餾塔及預(yù)熱器的工藝設(shè)計(jì)學(xué) 院： 化學(xué)工程學(xué)院 專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 學(xué)生姓名： 許林鴻 指導(dǎo)教師： 陳磊 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間：2016年3月1日5月30日 共16周中 文 摘 要摘 要本設(shè)計(jì)完成了工藝計(jì)算和設(shè)備設(shè)計(jì)兩方面的內(nèi)容，設(shè)計(jì)思想依照所學(xué)課程化工原理 夏清，賈紹義.化工原理.第2版.天津大學(xué)出版社，2012年和化工設(shè)備基礎(chǔ) 趙軍，張有忱，段成紅.化工設(shè)備基礎(chǔ).第2版.化學(xué)工業(yè)出版社，2007年。工藝計(jì)算確定塔徑，塔總高度。設(shè)備設(shè)計(jì)部分，確定換熱器的選型，根據(jù)化工設(shè)計(jì) 陳聲宗主編，楊澤慧，尹疆副主編.化工設(shè)計(jì).第3版.化學(xué)工業(yè)出版社，2015年

2、確定工藝流程。 設(shè)計(jì)內(nèi)容可以概括如下：1.分析設(shè)計(jì)條件，確定設(shè)計(jì)方案；2.精餾塔的工藝計(jì)算；3.精餾塔及塔板的工藝尺寸計(jì)算；4.附屬設(shè)備選型；5.塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核；6.精餾塔裝配圖繪制；7.帶控制點(diǎn)的工藝流程圖設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)沒有特殊要求，故選用的是圓筒形裙座，直徑為800mm。最后進(jìn)行了筒體和封頭的強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算，各人孔和接管的開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算，筒體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性以及水壓試驗(yàn)的校核，通過校核，確定本設(shè)計(jì)的塔體壁厚、高度等在設(shè)計(jì)壓力下均符合要求。本設(shè)計(jì)針對苯-氯苯的精餾問題進(jìn)行分析、選取、計(jì)算、核算、繪圖等，是較完整的精餾設(shè)計(jì)過程。通過對精餾塔的運(yùn)算分析，可以得出精餾塔的工藝流程、生產(chǎn)操作條件

3、及物性參數(shù)以及根據(jù)分離物性進(jìn)行選材，以保證精餾過程的順利進(jìn)行并使效率盡可能的提高。此外對塔的附屬設(shè)備分析、計(jì)算、物料衡算進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。使整個(gè)生產(chǎn)工藝過程做到經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、效率高、產(chǎn)品精準(zhǔn)的目的。關(guān)鍵詞：氯苯；精餾；篩板塔II- -英 文 摘 要Abstract The complete design of the main content and process calculation equipment design two aspects, design the main course Chemical Engineering Principle in accordance with wha

4、t they have learned Chemical Equipment Basis calculated and determined technology tower diameter, total height of the tower. Equipment design part, determine the selection of the heat exchanger, according to Chemical Engineering Design determination process. The main design can be summarized as foll

5、ows: 1 analysis and design conditions to determine the design; 2 fractionator process of calculation; calculation of rectification column 3 and tray geometries; 4 ancillary equipment selection; 5 column. structural design and strength check; 6 fractionator assembly drawing; 7 flow chart design with

6、control points. Because of the design are no special requirements, so the choice is cylindrical skirt and a diameter of 800mm. Finally, calculate the strength and stability of the cylinder and head, each hole and took the opening reinforcement calculation, check the strength and stability of the cyl

7、inder and the hydrostatic test, by checking to determine the design of the tower wall thickness, height, etc. are under design pressure to meet the requirements. The design for benzene - rectification problem chlorobenzene analysis, selection, calculation, accounting, graphics and so on, is more com

8、plete rectification design process. By fractionator operation analysis can be drawn from the distillation column process to produce operating conditions and physical parameters as well as the selection was based on the separation, so as to ensure the smooth and efficient distillation process as much

9、 as possible to improve. Further analysis of ancillary equipment tower, calculation, mass balance conducted selection and design. So that the whole production process to achieve economic, practical, efficient, accurate product purpose.Keywords: chlorobenzene; distillation; sieve column目 錄目 錄摘 要. IAb

10、stract（英文摘要）. II目 錄. III第一章 設(shè)計(jì)方案簡介. 1 引言. 1 1.1塔板與設(shè)計(jì)方案簡介. 11.1.1 塔板性質(zhì). 1 1.1.2 設(shè)計(jì)方案的確定. 2第二章 精餾塔的設(shè)計(jì). 3 2.1精餾塔的物料衡算. 3 2.1.1原料液及塔頂、塔釜產(chǎn)品的摩爾分率. 3 2.1.2原料液、塔頂以及塔釜的平均摩爾質(zhì)量. 3 2.1.3物料衡算、熱量衡算. 3 2.2塔板數(shù)的確定. 32.2.1理論板數(shù)NT的求取. 32.2.2確定操作的回流比R. 42.2.3實(shí)際板數(shù)的求取. 5 2.2.3.1求精餾塔的氣液相負(fù)荷. 5 2.2.3.2求操作線方程. 5 2.3精餾塔的工藝條件及有

11、關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算. 5 2.3.1操作壓力的計(jì)算. 5 2.3.2操作溫度的計(jì)算. 6 2.3.3平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算. 6 2.3.4平均密度的計(jì)算. 7 2.3.4.1氣相平均密度計(jì)算. 7 2.3.4.2液相平均密度計(jì)算. 72.3.5液相平均表面張力的計(jì)算. 8 2.3.6液體平均粘度的計(jì)算. 82.4精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算. 9 2.4.1塔徑的計(jì)算. 9 2.4.2塔高的計(jì)算. 102.5塔板主要工藝尺寸的計(jì)算. 10 2.5.1溢流裝置的計(jì)算. 10 2.5.2塔板布置的計(jì)算. 112.6塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算. 11 2.6.1氣體通過篩板壓降和的驗(yàn)算. 11 2.6.2液面落差霧

12、沫夾帶量的驗(yàn)算. 12 2.6.3面落差.漏液的驗(yàn)算. 12 2.6.4面落差.液泛的驗(yàn)算. 122.7塔板性能圖. 13 2.7.1漏液線（氣相負(fù)荷下限線）. 13 2.7.2液沫夾帶線. 14 2.7.3相負(fù)荷下限線. 14 2.7.4相負(fù)荷上限線. 15 2.7.5泛線. 15 2.7.6精餾塔的管口直徑. 16 2.7.6.1塔頂蒸汽出口管徑. 16 2.7.6.2回流液管徑. 16 2.7.6.3加料管徑. 16 2.7.6.4料液排出管徑. 16 2.7.6.5飽和蒸汽管徑. 16第三章 換熱器的設(shè)計(jì). 17 3.1標(biāo)準(zhǔn)列管式原料預(yù)熱器的選型設(shè)計(jì). 17 3.1.1 U型管式原料預(yù)

13、熱器的選型設(shè)計(jì). 17 3.1.1.1基本數(shù)據(jù)的查取. 17 3.1.2.2流徑的選擇. 17 3.1.1.3熱負(fù)荷的計(jì)算. 17 3.1.1.4傳熱溫度差計(jì)算. 17 3.1.1.5選K值，估算傳熱面積. 18 3.2初選換熱器型號. 18III- 3.2.1核算壓降. 18 3.2.1.1管程壓降. 18 3.2.1.2殼程壓降. 19 3.2.2核算傳熱系數(shù). 19 3.2.2.1管程對流傳熱系數(shù). 19 3.2.2.2殼程對流傳熱系數(shù)（凱恩法）. 19 3.2.2.3污垢熱阻. 19 3.2.2.4總傳熱系數(shù). 19第四章 設(shè)計(jì)結(jié)果匯總. 22結(jié)論. 24參考文獻(xiàn). 25致謝與聲明.

14、26IV-第一章 設(shè)計(jì)方案簡介第一章 設(shè)計(jì)方案簡介前言通過課程設(shè)計(jì)。要求學(xué)生了解程序設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握其方法，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力。同時(shí)，通過課程設(shè)計(jì)，還可以使學(xué)生樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、高度責(zé)任感的工作作風(fēng)。課程設(shè)計(jì)是增強(qiáng)工程觀念，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作的有益實(shí)踐。又由于塔設(shè)備在石油、化工、醫(yī)藥、煤炭等行業(yè)中應(yīng)用廣泛，其合理的設(shè)計(jì)受到極大關(guān)注，所以塔課程設(shè)計(jì)實(shí)踐必不可少。精餾塔作為石油化工行業(yè)最常用的化工設(shè)備之一，在當(dāng)今工業(yè)中發(fā)揮了極其重要的作用。精餾塔通過物質(zhì)的傳質(zhì)傳熱，將塔的進(jìn)料中的物質(zhì)分離，從而在塔頂和塔底分別獲得人們需要的高濃度物質(zhì)。苯與氯苯的分離，必

15、須經(jīng)過各種加工過程，煉制成多種在質(zhì)量上符合使用要求的產(chǎn)品。氯苯的作用是涉及國防和民生的各個(gè)領(lǐng)域。染料、醫(yī)藥工業(yè)用于制造苯酚、硝基氯苯、苯胺、硝基酚等有機(jī)中間體。橡膠工業(yè)用于制造橡膠助劑。農(nóng)藥工業(yè)用于制造DDT， 涂料工業(yè)用于制造油漆。 輕工工業(yè)用于制造干洗劑和快干油墨，化工生產(chǎn)中用作溶劑和傳熱介質(zhì)，分析化學(xué)中用作化學(xué)試劑。事實(shí)上，作為傳統(tǒng)工業(yè)中發(fā)展較為成熟的技術(shù)之一，精餾塔設(shè)計(jì)分離技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)相當(dāng)成熟，并且早已付諸實(shí)踐和應(yīng)用。1.1塔板與設(shè)計(jì)方案簡介 1.1.1塔板性質(zhì)此設(shè)計(jì)的塔型為篩板塔。篩板塔是很早出現(xiàn)的一種板式塔。五十年代起對篩板塔進(jìn)行了大量工業(yè)規(guī)模的研究，逐步掌握了篩板塔的性能，

16、并形成了較完善的設(shè)計(jì)方法。與泡罩塔相比，篩板塔具有下列優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力大2040%，塔板效率高1015%，壓力降低3050%，而且結(jié)構(gòu)簡單，塔盤造價(jià)減少40%左右，安裝、維修都較容易。從而一反長期的冷落狀況，獲得了廣泛應(yīng)用。近年來對篩板塔盤的研究還在發(fā)展，出現(xiàn)了大孔徑篩板（孔徑可達(dá)2025mm），導(dǎo)向篩板等多種形式。作為主要用于傳質(zhì)過程的塔設(shè)備，首先必須使氣（汽）液兩相充分接觸，以獲得較高的傳質(zhì)效率。此外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列各項(xiàng)傳質(zhì)效率。此外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮生產(chǎn)能力大、操作彈性大、流體流動的阻力小、結(jié)構(gòu)簡單、耐腐蝕、方便操作等要求。事實(shí)上，對于現(xiàn)有

17、的任何一種塔型，都不可能完全滿足上述所有要求，僅是在某些方面具有獨(dú)到之處。篩板塔盤上分為篩孔區(qū)、無孔區(qū)、溢流堰及降液管等幾部分工業(yè)塔常用的篩孔孔徑為38mm，按正三角形排列空間距與孔徑的比為2.55近年來有大孔徑（1025mm）篩板的，它具有制造容易，不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)，只是漏夜點(diǎn)低，操作彈性小。篩板塔的特點(diǎn)如下：（1）結(jié)構(gòu)簡單、制造維修方便。（2）生產(chǎn)能力大，比浮閥塔還高。（3）塔板壓力降較低，適宜于真空蒸餾。（4）塔板效率較高，但比浮閥塔稍低。（5）合理設(shè)計(jì)的篩板塔可是具有較高的操作彈性，僅稍低與泡罩塔。（6）小孔徑篩板易堵塞，故不宜處理臟的、粘性大的和帶有固體粒子的料液。 1.1.2設(shè)計(jì)方案

18、的確定1.精餾方式：采用連續(xù)精餾方式。原料液連續(xù)加入精餾塔中，并連續(xù)收集產(chǎn)物和排出殘液。優(yōu)點(diǎn)是集成度高，可控性好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。由于所涉濃度范圍內(nèi)乙醇和水的揮發(fā)度相差較大，因而無須采用特殊精餾。2.操作壓力：本設(shè)計(jì)選擇常壓，常壓操作對設(shè)備要求低，操作費(fèi)用低，適用于苯和氯苯這類非熱敏沸點(diǎn)在常溫（工業(yè)低溫段）物系分離。3.塔板形式：根據(jù)生產(chǎn)要求，選擇結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，造價(jià)低廉的篩板塔，篩板塔處理能力大，塔板效率高，壓降較低，在苯和氯苯這種黏度不大的分離工藝中有很好表現(xiàn)。4.加料方式和加料熱狀態(tài)：設(shè)計(jì)采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。5.由于蒸汽質(zhì)量不易保證，采用間接蒸汽加熱

19、。6.再沸器，冷凝器等附屬設(shè)備的安排：塔底設(shè)置再沸器，塔頂蒸汽完全冷凝后再冷卻至泡點(diǎn)下一部分回流入塔，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲灌。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。 24- -第二章 精餾塔的設(shè)計(jì)第二章 精餾塔的設(shè)計(jì)2.1精餾塔的物料衡算 2.1.1原料液及塔頂、塔釜產(chǎn)品的摩爾分率 苯的摩爾質(zhì)量MA=78.11kg/mol 氯苯的摩爾質(zhì)量MB=112.56kg/mol 原料液摩爾分率= 塔頂摩爾分率塔底摩爾分率2.1.2原料液、塔頂以及塔釜的平均摩爾質(zhì)量原料液：MF=78.110.636+（10.636）112.56=90.65kg/kmol塔頂：MD=78.110.99

20、3+（10.993）112.56=78.35kg/kmol塔釜：MW=78.110.014+（10.014）112.56=112.07kg/kmol2.1.3物料衡算、熱量衡算 年產(chǎn)量15萬噸，一年300天，一天24小時(shí)原料處理量 W=（150000*1000）/（300*24*112.56）=61.70kg/mol F=D+W 0.636F=0.993D+0.014W可得F=169.2kmol/h D=107.50kmol/h2.2塔板數(shù)的確定 2.2.1理論板數(shù)NT的求取苯-氯苯物系屬于理想物系，可采用梯級圖解法（MT法）求取，步驟如下：1.根據(jù)苯-氯苯的相平衡數(shù)據(jù)4，利用泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方

21、程求取依據(jù)，將所得計(jì)算結(jié)果列表2-1如下：表2-1溫度，（）8090100110120130131.8苯760102513501760225028402900氯苯148205293400543719760兩相摩爾分率x10.6770.4420.2650.1270.0190y10.9130.7850.6140.3760.0710由化工手冊化工手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2010年查得苯-氯苯的氣液平衡數(shù)據(jù)，繪出圖，如下圖2-2；圖解得塊（不含釜）。其中，精餾段4塊，提餾段7塊,第5塊為加料板位置。圖2-2（苯-氯苯物系精餾分離理論塔板數(shù)的圖解）2.2.2確定操作的回流比R將表2-1中數(shù)據(jù)作圖得曲

22、線及曲線。在圖上，因，查得=0.893，而xq=xF=0.636，xD=0.993。故有：所以進(jìn)料版第5塊，理論塔板數(shù)為11塊（含釜）。精餾段4塊，提餾段7塊.2.2.3實(shí)際板數(shù)的求取 2.2.3.1求精餾塔的氣液相負(fù)荷L=RD=0.7782107.5=28.2683.6565Kmol/h；V=(R+1)D=(0.7782+1)107.5=191.1565Kmol/h；L=L+F=83.6363+169.2=252.8565Kmol/hV=V=191.1565Kmol/h 2.2.3.2求操作線方程精餾段操作線：提餾段操作線為過(0.014,0.014)和(0.636,0.893)兩點(diǎn)的直線。

23、求全塔效率： 把=0.993、=0.636、=0.3891代入上式中得=4.78由全塔效率公式 =0.6360.16+0.3640.205=0.17638把、代入全塔效率公式得，=0.51精餾段實(shí)際板層數(shù):提留段實(shí)際板層數(shù)：實(shí)際總塔板數(shù)：（不含釜） 2.3精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 2.3.1操作壓力的計(jì)算塔頂操作壓力：每層塔板壓降：進(jìn)料板壓力：KPa精餾段平均壓力：提餾段平均壓力： 2.3.2操作溫度的計(jì)算依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過試差法算出泡點(diǎn)溫度，其中苯和氯苯的飽和蒸汽壓，由安托尼方程計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下：圖2-3（溫度組成圖）通過圖2-3（溫度組成圖）易估讀出塔頂溫度：通過試

24、差得加料板溫度為93塔底溫度132精餾段平均溫度 提餾段平均溫度 全塔平均溫度 2.3.3平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算塔頂：，查平衡曲線（見圖2-2），得kg/kmolkg/kmol進(jìn)料板：查平衡曲線（見圖2-2），得 ,kg/kmol kg/kmol精餾段：kg/kmolkg/kmol塔底： kg/kmol kg/kmol提餾段： kg/kmol kg/kmol2.3.4平均密度的計(jì)算 2.3.4.1氣相平均密度計(jì)算由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即精餾段：KPa Kg/m3 提餾段：KPa Kg/m3 2.3.4.2液相平均密度計(jì)算液相平均密度依計(jì)算，即 塔頂：由查得：進(jìn)料板：由查得：進(jìn)料板液相質(zhì)量分率：

25、塔底：查得： 苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)： 精餾段液相平均密度為： 提餾段液相平均密度為： 2.3.5液相平均表面張力的計(jì)算塔頂液相的平均表面張力：（82）;進(jìn)料板液相的平均表面張力：(93)塔底液相的平均表面張力：(132)精餾段液相的平均表面張力：提餾段液相的平均表面張力： 2.3.6液體平均粘度的計(jì)算液相平均粘度：塔頂液相平均粘度計(jì)算：（82） ，解出：進(jìn)料板液相平均粘度計(jì)算：（93），解出：塔底液相平均粘度計(jì)算：（132），解出：精餾段液相平均粘度計(jì)算： 提餾段液相平均粘度計(jì)算：2.4精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 2.4.1塔徑的計(jì)算（1）精餾段塔徑的計(jì)算精餾段的氣、液相體積流率為計(jì)算取板間距，板上液層高

26、度，則故查表可得：取安全系數(shù)為0.7，則空塔氣速為按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓算后為：D=1.5m塔截面積為：實(shí)際空塔氣速為： 2.4.2塔高的計(jì)算 精餾塔有效高度的計(jì)算精餾段有效高度為：Z精=(N-1)H=(8-1)0.4=2.8m提餾段有效高度為：Z提=(N-1)H=(12-1)0.4=4.4m在進(jìn)料板上方開一人孔，在孔進(jìn)料板（提餾段）下方開一人孔，其高度均為0.8m。故精餾塔有效高度為：Z=Z精+Z提+0.8*2=2.8+4.4+1.6=8.8m2.5塔板主要工藝尺寸的計(jì)算根據(jù)塔徑和液體流量，選用單溢流弓形降液管、凹形受液盤，且不設(shè)進(jìn)口內(nèi)堰。 2.5.1溢流裝置的計(jì)算采用單溢流弓形降液管、凹形受液盤，且

27、不設(shè)進(jìn)口堰。溢流堰長（出口堰長）取溢流堰高度對平直堰，近似取E=1降液管的寬度和降液管的面積由，查圖得，即：，液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間5s故降液管設(shè)計(jì)合理。降液管的底隙高度液體通過降液管底隙的流速一般為0.070.25m/s，取液體通過降液管底隙的流速，則有：0.006m，故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。選用凹形受液盤，深度，一般都大于50mm 2.5.2塔板布置的計(jì)算1.塔板布置：選用篩板塔邊緣區(qū)寬度：一般為50-75mm，D 2m時(shí)，可達(dá)100mm。安定區(qū)寬度確定取，。開孔區(qū)面積式中：開孔數(shù)和開孔率取篩孔的孔徑，正三角形排列，篩板采用碳鋼，其厚度，且取。故孔心距。每層塔板的開孔數(shù)（孔）每層塔板的

28、開孔率（應(yīng)在515%，故滿足要求）每層塔板的開孔面積氣體通過篩孔的孔速2.6塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算 2.6.1氣體通過篩板壓降和的驗(yàn)算1氣體通過干板的阻力壓降 由 查圖5-10得出，液柱式中為孔流系數(shù)。2.氣體通過板上液層的壓降液柱式中充氣系數(shù)的求取如下：氣體通過有效流通截面積的氣速，對單流型塔板有：m/s動能因子:查圖得（一般可近似取）。3.氣體克服液體表面張力產(chǎn)生的壓降液柱4.體通過每層篩板的壓降（單板壓降）和液柱0.7kPa（設(shè)計(jì)允許值） 2.6.2液面落差霧沫夾帶量的驗(yàn)算1.5故在本設(shè)計(jì)中無明顯漏液。 2.6.4面落差.液泛的驗(yàn)算為防止降液管發(fā)生液泛，應(yīng)使降液管中的清液層高度成立，故在本設(shè)

29、計(jì)中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象。通過流體力學(xué)驗(yàn)算，可認(rèn)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(shè)計(jì)，還需重選及，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 液體表面張力的阻力的計(jì)算精餾段液體表面張力所產(chǎn)生的阻力液柱提鎦段液體表面張力所產(chǎn)生的阻力液柱精餾段每層壓降： 0.7kPa提餾段每層壓降: 0.7kPa故滿足設(shè)計(jì)要求。2.7塔板性能圖 2.7.1漏液線（氣相負(fù)荷下限線）漏液點(diǎn)氣速 ,整理得：整理得： 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依式算出對應(yīng)的值列于下表2-4：表2-40.00050.0010.010.0150.740.760.860.9依據(jù)表中數(shù)據(jù)作出漏液線1 2.7.2液沫夾帶線 式中：= 將已知數(shù)據(jù)代入式：得：

30、 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依式算出對應(yīng)的值列于下表2-5：表2-50.00050.0050.010.0150.023.0562.6202.2912.0171.772 2.7.3相負(fù)荷下限線對于平直堰，取堰上液層高度=0.006 m作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)由=；取E=1,得：代入數(shù)據(jù)得：據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下下限線3 2.7.4相負(fù)荷上限線作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷線4 2.7.5泛線=+; =+；=；=+將以上式子整理并將已知數(shù)據(jù)代入得：故在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依式算出對應(yīng)的值列于下表2-6：表2-60.00050.0050.010.0150.022.782.472.

31、121.650.84依據(jù)表中數(shù)據(jù)作出液泛線5依據(jù)以上各方程，可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖如下圖2-7。在負(fù)荷性能圖上，做出操作點(diǎn)A，連接OA,即作出操作線。由圖可看出，該篩板的操作上限為霧沫夾帶控制，下限為漏液控制。由下圖2-7可查得故操作彈性為圖2-7（篩板塔的負(fù)荷性能圖） 2.7.6精餾塔的管口直徑 2.7.6.1塔頂蒸汽出口管徑 依據(jù)流速選取，但塔頂蒸汽出口流速與塔內(nèi)操作壓力有關(guān)，常壓可取1220m/s。 2.7.6.2回流液管徑 回流量前已算出，回流液的流速范圍為0.20.5m/s；若用泵輸送回流液，流速可取12.5 m/s。 2.7.6.3加料管徑 料液由高位槽自流，流速可取0.40.8

32、 m/s；泵送時(shí)流速可取1.52.5m/s。 2.7.6.4料液排出管徑 塔釜液出塔的流速可取0.51.0m/s。 2.7.6.5飽和蒸汽管徑 蒸汽流速：295kPa：2040 m/s；2950 kPa：80 m/s。 第三章 換熱器的設(shè)計(jì)第三章 換熱器的設(shè)計(jì)3.1標(biāo)準(zhǔn)列管式原料預(yù)熱器的選型設(shè)計(jì) 3.1.1 U型管式原料預(yù)熱器的選型設(shè)計(jì) 3.1.1.1基本數(shù)據(jù)的查取 苯的定性溫度：自化工手冊4查得苯在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)為：r830.2kg/m3，m=3.7210-4Pas，C=1.78kJ/kg，l=0.118W/m。由飽和水蒸汽表查出200kPa的飽和水蒸氣溫度為120水的定性溫度：自化工

33、手冊4查得水在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)為：r938 kg/m3，m2.27510-4Pas，C4.263 kJ/kg，l0.6862W/m， Pr=1.415。 3.1.2.2流徑的選擇為了利用殼體散熱，增強(qiáng)冷卻效果，決定苯走殼程，水走管程。 3.1.1.3熱負(fù)荷的計(jì)算因換熱過程為冷卻過程，故熱負(fù)荷應(yīng)取熱流體苯的放熱量。又因?yàn)閷υ撨^程而言，熱損失越大越有利于冷卻，所以在確定冷卻水用量時(shí)可不考慮熱損失。Q=qm,hCh(T1T2)=130001.835（94-25） =4.57102kW冷卻水用量 3.1.1.4傳熱溫度差計(jì)算依照前言中的加熱方案，該原料預(yù)熱器擬采用U形管式換熱器。故傳熱推動力如下：

34、先求逆流時(shí)的平均溫度差：計(jì)算R和P由R和P查化工手冊4圖4-9a，0.950.8，故選用單殼程、偶數(shù)管程可行。Dtm=Dtm0.9573.3369.66 3.1.1.5選K值，估算傳熱面積參照化工手冊4表4-4，取K=450W/m2 3.2初選換熱器型號 由于兩流體溫差小于50，可選用固定管板式換熱器，由固定管板式換熱器的標(biāo)準(zhǔn)系列，初選換熱器型號為：G10001.6170。主要參數(shù)如下表3-1：表3-1外殼直徑4000mm公稱壓力4.0MPa公稱面積12.9m2實(shí)際面積11.022 m2管子規(guī)格252.5mm管長3000mm管子數(shù)28管程數(shù)4管子排列方式正方形管程流通面積0.0048m2管間距32mm采用此換熱器，則要求過程的總傳熱系數(shù)為3.2.1核算壓降 3.2.1.1管程壓降Ft1.4，Ns1，Np4管程流速 對于鋼管，取管壁粗糙度e0.1mm e/d=0.1/20=0.005查化工手冊4莫狄