丙烯丙烯精餾裝置設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)

1、. . . . 過(guò)程工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)丙烯-丙烷精餾裝置設(shè)計(jì)學(xué) 院（系）：化工與環(huán)境生命學(xué)部專(zhuān) 業(yè)：學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號(hào)：指 導(dǎo) 教 師：吳雪梅、祥村評(píng) 閱 教 師：吳雪梅、祥村 完 成 日 期：2013年7月4日理工大學(xué)Dalian University of Technology前言 本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)包括概述、流程簡(jiǎn)介、精餾塔、再沸器、輔助設(shè)備、管路設(shè)計(jì)和控制方案共七章。說(shuō)明中對(duì)精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算做了詳細(xì)的闡述，對(duì)于再沸器、輔助設(shè)備和管路的設(shè)計(jì)也做了正確的說(shuō)明。由于只有兩周的時(shí)間做，第二周，我?guī)缀趺刻於荚诎疽箤?xiě)，只有封面、目錄和前言部分為打印、其余部分均為手寫(xiě)，部分?jǐn)?shù)據(jù)上可能會(huì)有一些錯(cuò)誤

2、，如保留位數(shù)的不同，計(jì)算的錯(cuò)誤等。前后的數(shù)據(jù)由于工程量浩大也許有不一致的地方，屬于學(xué)生我自己的能力不夠，請(qǐng)老師諒解！ 感老師的指導(dǎo)和參閱！目錄第一章 概述1第二章 方案流程簡(jiǎn)介3第三章 精餾過(guò)程系統(tǒng)分析5第四章 再沸器的設(shè)計(jì) 14第五章 輔助設(shè)備的設(shè)計(jì) 21第六章 管路設(shè)計(jì) 25第七章 控制方案 27設(shè)計(jì)心得與總結(jié) 28附錄一 主要符號(hào)說(shuō)明29附錄二 參考文獻(xiàn)31第一章第二章第三章第四章 概述精餾是分離過(guò)程中的重要單元操作之一，所用設(shè)備主要包括精餾塔與再沸器和冷凝器。1 精餾塔精餾塔是一圓形筒體，塔裝有多層塔板或填料，塔中部適宜位置設(shè)有進(jìn)料板。兩相在塔板上相互接觸時(shí)，液相被加熱，液相中易揮發(fā)組

3、分向氣相中轉(zhuǎn)移；氣相被部分冷凝，氣相中難揮發(fā)組分向液相中轉(zhuǎn)移，從而使混合物中的組分得到高程度的分離。簡(jiǎn)單精餾中，只有一股進(jìn)料，進(jìn)料位置將塔分為精餾段和提餾段，而在塔頂和塔底分別引出一股產(chǎn)品。精餾塔，氣、液兩相的溫度和壓力自上而下逐漸增加，塔頂最低，塔底最高。本設(shè)計(jì)為浮閥塔，浮閥的突出優(yōu)點(diǎn)是效率較高取消了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的上升管和泡罩。當(dāng)氣體負(fù)荷較低時(shí)，浮閥的開(kāi)度較小，漏夜量不多；氣體負(fù)荷較高時(shí)，開(kāi)度較大，阻力又不至于增加較大，所以這種塔板操作彈性較大，阻力比泡罩塔板大為減小，生產(chǎn)能力比其大。缺點(diǎn)是使用久后，由于頻繁活動(dòng)而易脫落或被卡住，操作失常。所以塔板和浮閥一般采用不銹鋼材料。2 再沸器作用：用以將

4、塔底液體部分汽化后送回精餾塔，使塔氣液兩相間的接觸傳質(zhì)得以進(jìn)行。本設(shè)計(jì)采用立式熱虹吸式再沸器，它是一垂直放置的管殼式換熱器。液體在自下而上通過(guò)換熱器管程時(shí)部分汽化，由在殼程的載熱體供熱。立式熱虹吸特點(diǎn)：循環(huán)推動(dòng)力：釜液和換熱器傳熱管氣液混合物的密度差。 結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、傳熱系數(shù)高。殼程不能機(jī)械清洗，不適宜高粘度、或臟的傳熱介質(zhì)。塔釜提供氣液分離空間和緩沖區(qū)。3 冷凝器 （設(shè)計(jì)從略）用以將塔頂蒸氣冷凝成液體，部分冷凝液作塔頂產(chǎn)品，其余作回流液返回塔頂，使塔氣液兩相間的接觸傳質(zhì)得以進(jìn)行，最常用的冷凝器是管殼式換熱器。第二章 方案流程簡(jiǎn)介1 精餾裝置流程精餾就是通過(guò)多級(jí)蒸餾，使混合氣液兩相經(jīng)多

5、次混合接觸和分離，并進(jìn)行質(zhì)量和熱量的傳遞，使混合物中的組分達(dá)到高程度的分離，進(jìn)而得到高純度的產(chǎn)品。流程如下：原料（丙稀和丙烷的混合液體）經(jīng)進(jìn)料管由精餾塔中的某一位置（進(jìn)料板處）流入塔，開(kāi)始精餾操作；當(dāng)釜中的料液建立起適當(dāng)液位時(shí)，再沸器進(jìn)行加熱，使之部分汽化返回塔。氣相沿塔上升直至塔頂，由塔頂冷凝器將其進(jìn)行全部或部分冷凝。將塔頂蒸氣凝液部分作為塔頂產(chǎn)品取出，稱(chēng)為餾出物。另一部分凝液作為回流返回塔頂?；亓饕簭乃斞厮飨拢谙陆颠^(guò)程中與來(lái)自塔底的上升蒸氣多次逆向接觸和分離。當(dāng)流至塔底時(shí)，被再沸器加熱部分汽化，其氣相返回塔作為氣相回流，而其液相則作為塔底產(chǎn)品采出。2 工藝流程1） 物料的儲(chǔ)存和運(yùn)輸

6、精餾過(guò)程必須在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置一定數(shù)量不同容積的原料儲(chǔ)罐、泵和各種換熱器，以暫時(shí)儲(chǔ)存，運(yùn)輸和預(yù)熱（或冷卻）所用原料，從而保證裝置能連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。2） 必要的檢測(cè)手段為了方便解決操作中的問(wèn)題，需在流程中的適當(dāng)位置設(shè)置必要的儀表，以與時(shí)獲取壓力、溫度等各項(xiàng)參數(shù)。另外，常在特定地方設(shè)置人孔和手孔，以便定期的檢測(cè)維修。3） 調(diào)節(jié)裝置由于實(shí)際生產(chǎn)中各狀態(tài)參數(shù)都不是定值，應(yīng)在適當(dāng)?shù)奈恢梅胖靡欢〝?shù)量的閥門(mén)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證達(dá)到生產(chǎn)要求，可設(shè)雙調(diào)節(jié)，即自動(dòng)和手動(dòng)兩種調(diào)節(jié)方式并存，且隨時(shí)進(jìn)行切換。3 設(shè)備選用精餾塔選用浮閥塔，配以立式熱虹吸式再沸器。4 處理能力與產(chǎn)品質(zhì)量處理量： 70kmol/h產(chǎn)品質(zhì)量：（以丙

7、稀摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)）進(jìn)料：xf65塔頂產(chǎn)品：xD98塔底產(chǎn)品: xw2第三章 精餾過(guò)程系統(tǒng)設(shè)計(jì)丙烯、丙烷精餾裝置設(shè)計(jì)第一節(jié) 設(shè)計(jì)條件1.工藝條件：飽和液體進(jìn)料，進(jìn)料丙烯含量xf65（摩爾分?jǐn)?shù)）塔頂丙烯含量xD98，釜液丙烯含量xw2，總板效率為0.6。2操作條件： 1）塔頂操作壓力：P=1.62MPa（表壓）2）加熱劑與加熱方法：加熱劑水蒸氣 加熱方法間壁換熱3）冷卻劑：循環(huán)冷卻水4）回流比系數(shù)：R/Rmin=1.6。3塔板形式：浮閥4處理量：qnfh=70kmol/h5安裝地點(diǎn)：6塔板設(shè)計(jì)位置：塔頂?shù)诙?jié) 物料衡算與熱量衡算一 物料衡算全塔物料衡算：=+=+=60 kmol/h ，=0.65 ,

8、=0.98 ,=0.02解得：=45.93 kmol/h ，=24.06kmol/h進(jìn)料狀態(tài)混合物平均摩爾質(zhì)量=0.98*42+0.02*44=42.04kg/kmol; =0.018*42+0.982*44=43.964 kg/kmol;二塔氣、液相流量：塔氣、液相流量：1）精餾段：；2）提餾段：三 熱量衡算1）再沸器加熱蒸氣的質(zhì)量流量：2）冷凝器熱流量： 冷凝器冷卻劑的質(zhì)量流量： 第三節(jié) 塔板數(shù)的計(jì)算假設(shè)塔頂溫度t=42.5 °C 塔頂壓力Pt=1.72MPa查P-K-T圖得：kA=1.05 ；kB=0.92 則頂=kA/kB=1.05/0.92=1.141 ；假設(shè)精餾塔的塔板數(shù)

9、是143塊，每塊板的壓降為100mmH2O; 塔底壓力為P=1.86Mpa;塔頂溫度t=53 °C, kA=1.19 ；kB=1.03;則底=kA/kB=1.19/1.03=1.155 =1.148；當(dāng)Xe=0.65時(shí)，Ye=0.681;Rmin=9.74 R=1.6Rmin=15.59;Nmin=56.39;=0.751-();解得=87；=143；進(jìn)料位置： =23.67；=；解得：=40P=P+=1.72+0.1*9.8*37*0.001=1.756 Mpa查表Pc=45.5 Tc=91.6°C Pr=P/Pc=17.2/45.5=0.378Tr=T/Tc=0.865

10、查表Z=0.72 =38.2953°C純丙烷的=474第四節(jié) 精餾塔工藝設(shè)計(jì)1. 物性數(shù)據(jù)定性溫度T取塔頂溫度TD=316.1K，塔底溫度T2=325.23K的平均溫度320.65K液相密度（51.77°，1.78MPa）表面力（51.77°，1.78MPa）丙烯453.74.16丙烷445.364.65氣相密度（51.77°，1.78MPa）表面力（51.77°，1.78MPa）丙烯47.86丙烷40.35液相密度L = 0.982*453.7+0.018*445.36=453.55 kg/ m3V =47.86*0.98+40.35*0.0

11、2=47.71 kg/ m3液相表面力：= 4.65*0.982+4.16*0.018=4.63 mN/m2. 初估塔徑摩爾質(zhì)量：Mv=0.98*42+0.02*44=42.04g/mol; ML=0.976*42+0.024*44=42.048g/mol;質(zhì)量流量：Wv=V·Mv=738.675*42.04/3600=8.63kg/sWL=L·ML=746.175*42.048/3600=8.72kg/s假設(shè)板間距HT=0.45m;兩相流動(dòng)參數(shù)： 0.267 查化工原理（下冊(cè)）P107篩板塔泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖，得：C20=0.053=4.63所以，氣體負(fù)荷因子： =0.0396液

12、泛氣速： 0.155m/s 取泛點(diǎn)率0.7 操作氣速：u = 泛點(diǎn)率×uf=0.11 m/s氣體體積流量= Wv/V=0.181 m3/s氣體流道截面積： =1.65 m2 選取單流型弓形降液管塔板，取Ad / AT=0.09;則A / AT=1-Ad / AT=0.91 截面積: AT=A/0.91=2.19 m2塔徑： =1.67m圓整后，取D=1.6m符合化工原理書(shū)P108表6.10.1與P110表6.10.2的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián) 實(shí)際面積： =2 m2降液管截面積：Ad=AT-A=0.18 m2氣體流道截面積：A=AT(1-)=1.82 m2實(shí)際操作氣速： = 0.11 m/s 實(shí)際泛

13、點(diǎn)率：u / uf=0.71與所取0.7基本符合則實(shí)際HT=0.45m，D=1.6m，uf =0.155m/s,u=0.11m/s, AT=2 m2,A=1.82 m2 ,u / uf=0.713. 塔高的估算實(shí)際塔板數(shù)為Np，理論板數(shù)為NT=140（包括再沸器），其中精餾段61塊，提餾段79塊，則Np=（NT-1）/0.6+1=139/0.6+1=233（塊）實(shí)際精餾段為102-1=101塊；提餾段為132塊，塔板間距HT =0.45 m有效高度：Z= HT ×（Np-1）=104.4m;進(jìn)料處兩板間距增大為0.8m設(shè)置8個(gè)人孔，每個(gè)人孔0.8m裙座取5m,塔頂空間高度1.5m,釜

14、液上方氣液分離高度取1.8m.設(shè)釜液停留時(shí)間為20min，排出釜液流量= Wv/V=0.181 m3/s密度為b =453.55kg/m3釜液高度：Z=/(3* 1.62)=0.024m 取其為0.03m總塔高h(yuǎn)=Z+8*(0.8-0.45)+5+1.5+1.8+0.03+2*(0.7-0.45)=116.03m第五節(jié) 溢流裝置的設(shè)計(jì)1 降液管（弓形）由上述計(jì)算可得：降液管截面積：Ad=A-AT =0.18 m2由/=0.099,查化工原理（下冊(cè)）P113的圖6.10.24可得：lw/D=0.73所以，堰長(zhǎng)lw=0.73D=1.168 m2 溢流堰取E近似為1則堰上液頭高： 29.51mm&g

15、t;6mm取堰高h(yuǎn)w=0.029m,底隙hb=0.035m液體流經(jīng)底隙的流速： /3600=0.266m/s第六節(jié) 塔板布置和其余結(jié)構(gòu)尺寸的選取1.取塔板厚度=4mm 進(jìn)出口安全寬度bs=bs=80mm 邊緣區(qū)寬度bc=50mm由/=0.09,查化工原理（下冊(cè)）P113的圖6.10.24可得：bd/D=0.14所以降液管寬度：=0.224m =0.496mr= =0.75m有效傳質(zhì)面積： =1.228 m2采用F1Z-41型浮閥，重閥浮閥孔的直徑=0.039 m初取閥孔動(dòng)能因子=11，計(jì)算適宜的閥孔氣速=1.60浮閥個(gè)數(shù) =952.浮閥排列方式由于直徑較大，所以采用分塊式塔板，等腰三角形排列.

16、孔心距t=(0.907*(Aa/Ao)0.5*=0.110m取t=100mm浮閥的開(kāi)孔率 6.6%<10%=1.60= 11.05所以=11正確第七節(jié) 塔板流動(dòng)性能校核1 液沫夾帶量校核 =0.34<0.8由塔板上氣相密度與塔板間距查化工單元過(guò)程與設(shè)備課程設(shè)計(jì)書(shū)圖5-19得系數(shù)=0.120根據(jù)表5-11所提供的數(shù)據(jù)，K可取K=1。Z=D-2=1.2m=1.64m2 =0.45<0.8故不會(huì)產(chǎn)生過(guò)量的液沫夾帶。2 塔板阻力hf的計(jì)算和核對(duì)塔板阻力hf= ho+hl+h（1）干板阻力ho臨界氣速 =1.341因閥孔 氣速大于其臨界氣速，所以在浮閥全開(kāi)狀態(tài)計(jì)算干板阻力=0.066（

17、2）塔板清夜層阻力hl 液相為碳?xì)浠衔?0.5 =0.0295 m（3）克服表面力阻力h=0.0001046 m很小，一般忽略不計(jì)以上三項(xiàng)阻力之和求得塔板阻力hf= ho+hl+h=0.066+0.0295+0.0001046=0.0995m3 降液管液泛校核Hd 可取=0液體通過(guò)降液管的阻力主要集中于底隙處，近似取=3則得=0.01m液柱則 Hd =0.169 m液柱取降液管中泡沫層相對(duì)密度：=0.5則Hd= =0.338m液柱HT+hw=0.45+0.029=0.429m> Hd 所以不會(huì)發(fā)生液泛。4 液體在降液管中的停留時(shí)間液體在降液管中的停留時(shí)間應(yīng)大于3-5s =4.935s&

18、gt;5s 滿(mǎn)足要求,則可避免嚴(yán)重的氣泡夾帶。5 嚴(yán)重漏液校核當(dāng)閥孔的動(dòng)能因子低于5時(shí)將會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏夜，故漏液點(diǎn)的氣速可取=5的相應(yīng)孔流氣速=0.765 m/s =2.091.5 滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求第八節(jié) 負(fù)荷性能圖以氣相流量為縱坐標(biāo)，液相流量為橫作標(biāo)1 過(guò)量液沫夾帶線根據(jù)前面液沫夾帶的較核選擇表達(dá)式：由此可得液沫夾帶線方程：=0.373-3.89此線記作線（1）2 液相上限線對(duì)于平直堰，其堰上液頭高度必須大于0.006m，取=0.006m ，即可確定液相流量的下限取E=1，代入 lw，可求得lw的值，則Lh=3.07*lw=3.59m/h此線記作線（2）-與縱軸平行3. 嚴(yán)重漏液線當(dāng)閥孔的動(dòng)能因

19、子低于5時(shí)將會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏夜，故取時(shí)，計(jì)算相應(yīng)氣相流量則 =312.38此線記作線（3） 與橫軸平行4 液相上限線58.32(291.6)720由上述關(guān)系可作得線（4）5漿液管液泛線Hd=HT+hW令 將 其中 =0 為避免降液管液泛的發(fā)生，應(yīng)使（*）。其中 =0.05hf= ho+hl+h其中h可忽略不記將各式代入（*）式可得液泛方程線：1.34* 10-5*=0.1755-2.63*qLh2/3-7.68*qLh此線記作線（5）計(jì)算降液管液泛線上的點(diǎn)：如表所示液相流量1020304050氣相流量110110691034994949第四章 再沸器的設(shè)計(jì)一 設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)條件1選用立式熱虹吸式再

20、沸器其殼程以水蒸氣為熱源，管程為塔底的釜液。釜液的組成為（摩爾分?jǐn)?shù)）丙稀=0.02，丙烷=0.98塔頂壓力：1.72MPa塔底壓力Pw=1720+ Np×hf =1720+142×0.0973×474.46688×9.807×103=1788.36KPa2再沸器殼程與管程的設(shè)計(jì)殼程管程溫度（）10054壓力（MPa絕壓）0.10131.78803 物性數(shù)據(jù)1） 殼程凝液在溫度（100）下的物性數(shù)據(jù)：潛熱：rc=2319.2熱導(dǎo)率：c =0.6725w/(m*K)粘度：c =0.5294mPa·s密度：c =958.1kg/m32） 管

21、程流體在（54 1.788MPa）下的物性數(shù)據(jù)：潛熱：rb=330液相熱導(dǎo)率：b =0.082w/(m·K)液相粘度：b =0.07mPa·s液相密度：b =442.8kg/m3 液相定比壓熱容：Cpb=3.19·K 表面力：b0.00394N/m氣相粘度：v =0.0088mPa·s氣相密度：v =47.19kg/m3 蒸氣壓曲線斜率（t/P）=0.00025 m2K/kg二 估算設(shè)備尺寸熱流量： =Mw·V·rb·1000/3600= 2633400w傳熱溫差： =46假設(shè)傳熱系數(shù)：K=850W/( m2 K)估算傳熱面

22、積Ap =67.35 m2擬用傳熱管規(guī)格為：25×2mm,管長(zhǎng)L=3m則傳熱管數(shù)： =286 若將傳熱管按正三角形排列，按式 NT =3a(a+1)+1;b=2a+1 得：b=18.6 管心距：t=32mm 則 殼徑： =638m 取 D= 0.600m 取 管程進(jìn)口直徑：Di=0.25m 管程出口直徑：Do=0.35m三 傳熱系數(shù)的校核1顯熱段傳熱系數(shù)K假設(shè)傳熱管出口汽化率 Xe=0.22則循環(huán)氣量： =36.27kg/s1) 計(jì)算顯熱段管傳熱膜系數(shù)i傳熱管質(zhì)量流速： di=25-2×2=21mm= 366.17kg/( m2s)雷諾數(shù)： = 109851.7>10

23、000普朗特?cái)?shù)： =2.73 顯熱段傳熱管表面系數(shù)： = 1445.43w/( m2 K)2) 殼程冷凝傳熱膜系數(shù)計(jì)算o蒸氣冷凝的質(zhì)量流量： = 1.1354kg/s傳熱管外單位潤(rùn)濕周邊上凝液質(zhì)量流量： =0.051 kg/(ms) = 381.94 管外冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)： = 5540.36w/ (m2 K) 3) 污垢熱阻與管壁熱阻 沸騰側(cè)：Ri=0.000176 m2K/w 冷凝側(cè)：Ro=0.00009m2K/w 管壁熱阻：Rw= 0.000051 m2K/w 4）顯熱段傳熱系數(shù) =735.8w/( m2K)2. 蒸發(fā)段傳熱系數(shù)KE計(jì)算 傳熱管釜液的質(zhì)量流量：Gh=3600 G=1318

24、220.97 kg/( m2h)Lockhut-martinel參數(shù)：Xe=0.22時(shí)：在X=Xe 的情況下=1.268569則1/Xtt=0.7969 再查圖329，E=0.1X=0.4 Xe=0.088時(shí) =0.304728 查設(shè)計(jì)書(shū)P96圖329 得：=0.82）泡核沸騰壓抑因數(shù)：=(E+)/2=0.45 泡核沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù):=6293.4w/( m2K) 3）單獨(dú)存在為基準(zhǔn)的對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) ：= 1342.7w/( m2K) 沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：KE 對(duì)流沸騰因子 ： = 1.93兩相對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù): = 2589.05w/( m2K)沸騰傳熱膜系數(shù)： = 5421.08 w/(

25、m2K) = 1324.4 w/( m2K)3.顯熱段與蒸發(fā)段長(zhǎng)度 =0.02LBC =0.274872L= 0.06LCD =L- LBC =2.944傳熱系數(shù) =1312.84m2實(shí)際需要傳熱面積： =43.61m25傳熱面積裕度： = 54%>30%所以，傳熱面積裕度合適，滿(mǎn)足要求四 循環(huán)流量校核1循環(huán)系統(tǒng)推動(dòng)力：1）當(dāng)X=Xe/3= 0.073時(shí) =3.94 兩相流的液相分率： = 0.3954兩相流平均密度： =203.61kg/m3 2）當(dāng)X=Xe=0.22= 1.268569兩相流的液相分率： =0.2333兩相流平均密度： = 139.49kg/m3根據(jù)課程設(shè)計(jì)表319

26、得：L=0.8m,則循環(huán)系統(tǒng)的推動(dòng)力： =5804.33pa2循環(huán)阻力Pf：管程進(jìn)出口阻力P1 進(jìn)口管質(zhì)量流速： =738.94kg/(m2·s)釜液進(jìn)口管流動(dòng)雷諾數(shù)： = 2639078.374進(jìn)口管流體流動(dòng)摩擦系數(shù)： =0.015進(jìn)口管長(zhǎng)度與局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度：=29.298m管程進(jìn)出口阻力: =1084.44Pa 傳熱管顯熱段阻力P2 =366.17kg/(m2·s) =109851.74=0.0214= 9.12Pa 傳熱管蒸發(fā)段阻力P3 a. 氣相流動(dòng)阻力Pv3 G=366.17kg/(m2·s) 取X=2/3Xe 則 =53.7kg/(m2·s

27、) =128160.37 =0.021=89.5Pab. 液相流動(dòng)阻力PL3GL=G-Gv=312.67kg/(m2·s) =745660.34=0.0167 =257.78Pa= 2516.52Pa管動(dòng)能變化產(chǎn)生阻力P4 動(dòng)量變化引起的阻力系數(shù):= 2.2 = 666.17管程出口段阻力P5 a. 氣相流動(dòng)阻力Pv5 = 377.01kg/(m2·s) =82.94kg/(m2·s) 管程出口長(zhǎng)度與局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度之和： = 40.79m =3298847 =0.015=39.52pab. 液相流動(dòng)阻力PL5=294.07 kg/(m2·s) = 1

28、470343.7=0.0157= 178.53Pa = 1442.387Pa所以循環(huán)阻力：Pf=P1 + P2 + P3 + P4 + P5=5718.64pa 又因PD=5804.33Pa 所以 =1.014循環(huán)推動(dòng)力略大于循環(huán)阻力，說(shuō)明所設(shè)的出口汽化率Xe基本正確，因此所設(shè)計(jì)的再沸器可以滿(mǎn)足傳熱過(guò)程對(duì)循環(huán)流量的要求。 第五章 輔助設(shè)備設(shè)計(jì)一 輔助容器的設(shè)計(jì) 容器填充系數(shù)?。?=0.71進(jìn)料罐（常溫貯料）20丙稀 L1 =522kg/m3 丙烷 L2 =500kg/m3 壓力取1.73947MPa由上面的計(jì)算可知 進(jìn)料 Xf=65% 丙稀的質(zhì)量分率：Mf=63.93% 則 =513.84kg

29、/m3 進(jìn)料質(zhì)量流量qmfh=kg/h 取 停留時(shí)間：為4天，即=96h 進(jìn)料罐容積：797.82m3 圓整后 取V=798 m3 kg/m3質(zhì)量流量qmLh=405.62*42.04 =17052.2648kg/h則體積流量：=35.9398設(shè)凝液在回流罐中停留時(shí)間為10min，填充系數(shù)=0.7則回流罐的容積 /60=8.55取V=93塔頂產(chǎn)品罐質(zhì)量流量qmDh=3600qmDs =qnD42.04體積流量：=產(chǎn)品在產(chǎn)品罐中停留時(shí)間為=120h，填充系數(shù)=0.7則產(chǎn)品罐的容積 =697.76取V=6984 釜液罐取停留時(shí)間為5天，即=120h ，釜液密度為摩爾流量：質(zhì)量流量qmWh=43.9

30、64則釜液罐的容積 409.2取V=410二 傳熱設(shè)備 1進(jìn)料預(yù)熱器 用80水為熱源，出口約為50走殼程 料液由20加熱至46.22，走管程傳熱溫差： 管程液體流率：qmfh=3600 qmfs=2989kg/h 管程液體焓變：H=401kJ/kg 傳熱速率：Q= qmfsH=2989×401/3600=332.94kw 殼程水焓變：H=125.6kJ/kg 殼程水流率：q=3600 Q/H=9542.9kg/h 假設(shè)傳熱系數(shù)：K=650w/(m2K) 則傳熱面積： 圓整后取A=6m22.頂冷凝器擬用0水為冷卻劑，出口溫度為30走殼程。管程溫度為43.1管程流率：qmVs=18983

31、.49kg/h取潛熱r=353.53kJ/kg傳熱速率：Q= qmVsr=1864.07kw殼程取焓變：H=125.8kJ/kg則殼程流率：qc=Q/H=53343.9kg/h假設(shè)傳熱系數(shù)：K=650 w/(m2K)則傳熱面積：圓整后 取A=114m23.頂產(chǎn)品冷卻器擬用0水為冷卻劑，出口溫度為20走殼程。管程溫度由43.1降至25管程流率：qmDs = 1931.2kg/h ;取潛熱：r=306.38kJ/kg則傳熱速率：Q= qmDsr=164.36kw殼程焓變：H=83.9kJ/kg則殼程流率：qc=Q/H=7052.23kg/h假設(shè)傳熱系數(shù)：K=650 w/(m2K)則傳熱面積 圓整后

32、 取A=11m24.液冷卻器擬用0水為冷卻劑，出口溫度為20。走殼程。管程溫度由52.23降到25管程流率：qmWs=1057.88kg/h丙烷液體焓變：H =284kJ/kg傳熱速率：Q= qmVsH =83.45kw殼程取焓變：H=83.9kJ/kg則殼程流率：qc=Q/H=3580.9kg/h假設(shè)傳熱系數(shù)：K=650 w/(m2K)則傳熱面積：圓整后 取A=5m2三.泵的設(shè)計(jì)1進(jìn)料泵(兩臺(tái)，一用一備)液體流速：u=0.5m/s，選70×3.0，do=0.064m=64mm液體密度： kg/ m3液體粘度 取=0.2相對(duì)粗糙度：/d=0.003125查得：=0.026取管路長(zhǎng)度：

33、L =120m 取90度彎管2個(gè)（），其中吸入管裝吸濾筐和底閥，一個(gè)90度彎頭；排出管中截止閥一個(gè)=15d，一個(gè)90度彎頭，進(jìn)入突然縮小，文氏管流量計(jì)1個(gè)，噴嘴阻力取0.00981m取，1.64則qVLh =5.788m3/h選取泵的型號(hào)：AY 揚(yáng)程：30650m 流量：2.5600m3 /h2回流泵（兩臺(tái)，一備一用）實(shí)際液體流速：u=0.5m/s，選108×4，管路直徑：d=0.1m=100mm液體密度： 液體粘度 取=0.2，相對(duì)粗糙度：/d=0.002查得：=0.0228取管路長(zhǎng)度：l=120m 取90度彎管4個(gè)，其中吸入管裝吸濾筐和底閥排出管中截止閥一個(gè)=15d，進(jìn)入突然縮小

34、，文氏管流量計(jì)1個(gè)，噴嘴阻力取0.00981取，忽略不計(jì)。則qVLh =14.14m3/h選取泵的型號(hào)：Y 揚(yáng)程：60603m 流量：6.25500m3 /h3.釜液泵（兩臺(tái)，一備一用）實(shí)際液體流速：u=0.5m/s選32×2.5，管路直徑：d=0.027m=27mm液體密度： kg/ m3液體粘度 取=0.2相對(duì)粗糙度：/d=0.0074查得：=0.033取管路長(zhǎng)度：l=60m取90度彎管2個(gè)（），其中吸入管裝吸濾筐和底閥，一個(gè)90度彎頭；排出管中截止閥一個(gè)=15d，一個(gè)90度彎頭，進(jìn)入突然縮小，文氏管流量計(jì)1個(gè)，噴嘴阻力取0.00981取，則qVLh =0.824m3/h該處泵揚(yáng)

35、程為負(fù)值，說(shuō)明正常工作時(shí)無(wú)須使用該泵，但在非正常工作或者停止工作時(shí)，需使用該泵，不可忽略。第六章 管路設(shè)計(jì)1進(jìn)料管線取料液流速：u=0.5m/s 體積流量V=0.001608則=0.064m取管子規(guī)格70×3的管材。其徑為0.064 m2塔頂蒸汽管：取原料流速：u=12m/s 體積流量：V=611.94則=0.134 m取管子規(guī)格152×8.5 . 其徑為0.135m，其實(shí)際流速為u=11.88m/s3. 塔頂產(chǎn)品管取原料流速u(mài)=0.4m/s，其體積流量：V=4.07則=0.060m取管子規(guī)格68×4. 其徑為0.060 m，其實(shí)際流速為u=0.4m/s4. 回流

36、管取原料流速：u=0.7m/s 體積流量：V=35.95則=0.135m取管子規(guī)格152×8.5 . 其徑為0.135m，其實(shí)際流速為u=0. 7m/s5釜液流出管取原料流速：u=0.3m/s 體積流量：V=2.387則=0.053 m取管子規(guī)格60×3.5. 其徑為0.053 m。6儀表接管選管規(guī)格：32×3 .7塔底蒸汽回流管取原料流速：u=10m/s 體積流量：V=511.66則=0.135 m取管子規(guī)格152×8.5 . 其徑為0.135m，所求各管線的結(jié)果如下：名稱(chēng)管液體流速（m/s）管線規(guī)格（mm）進(jìn)料管0.570×3頂蒸氣管121

37、52×8.5頂產(chǎn)品管0.468×4回流管0.7152×8.5釜液流出管0.360×3.5儀表接管/32×3塔底蒸氣回流管10152×8.5第七章 控制方案 精餾塔的控制方案要求從質(zhì)量指標(biāo)、產(chǎn)品產(chǎn)量和能量消耗三個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮。精餾塔最直接的質(zhì)量指標(biāo)是產(chǎn)品濃度。由于檢測(cè)上的困難，難以直接按產(chǎn)品純度進(jìn)行控制。最常用的間接質(zhì)量指標(biāo)是溫度。將本設(shè)計(jì)的控制方案列于下表序號(hào)位置用途控制參數(shù)介質(zhì)物性L(kg/m3)1FIC-01進(jìn)料流量控制03000kg/h丙烷丙稀L=513.92FIC-02回流定量控制01500kg/h丙稀L=474.4668

38、83PIC-01塔壓控制02MPa丙稀V=38.84HIC-02回流罐液面控制01m丙稀L=474.466885HIC-01釜液面控制03m丙烷L(zhǎng)=443.1626TIC-01釜溫控制4060丙烷L(zhǎng)=443.162設(shè)計(jì)心得與總結(jié)兩周的設(shè)計(jì)在忙碌間走過(guò)，回想起來(lái)，其過(guò)程是痛苦、曲折卻又有著深刻意義，在進(jìn)行各種計(jì)算以與參數(shù)選擇的時(shí)候，常常遇到進(jìn)退兩難或者無(wú)從下手的情況，這對(duì)于我們是一個(gè)考驗(yàn)，因?yàn)槲覀儧](méi)有選擇，要想穴道真正的應(yīng)用知識(shí)，這是一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)，所以，我們要堅(jiān)持，要硬著頭皮做下去。問(wèn)題在我們的努力下是總會(huì)得以解決的，只要付出努力，當(dāng)你的迷茫達(dá)到一定的時(shí)候，就必然會(huì)走向成功。雖然在此過(guò)程，我們或許在有些時(shí)候選擇了一個(gè)錯(cuò)誤的方向，遇到很多的困難，但是即使很困擾，即使很緩慢，終究也會(huì)勝利的，那些付出依然也是有價(jià)值的。錯(cuò)了不怕，要從中學(xué)到經(jīng)驗(yàn)，只要能掌握課本上我們難以學(xué)到的，難以掌握的最大的收獲。因?yàn)閺臅?shū)本上的理論知識(shí)到真正的生產(chǎn)實(shí)踐，期間的距離真是相差很遠(yuǎn)。 雖然我們困難不斷，但是這次課程設(shè)計(jì)完成后，我發(fā)現(xiàn)我對(duì)于化工原理知識(shí)的了解上升到了一個(gè)新的層面，能夠深刻的了解設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)步驟等等。而且，通過(guò)做設(shè)計(jì)，我還復(fù)習(xí)并掌握了許多計(jì)算機(jī)知識(shí)，例如EXCEL