化工畢業(yè)設(shè)計(jì)物料衡算及設(shè)備計(jì)算參考剖析

1、本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是年產(chǎn)12萬噸苯乙烯減壓精懈系統(tǒng)模擬計(jì)算及工藝設(shè)計(jì)，采用 連續(xù)精館的方式，使用四個(gè)精慵塔，將脫氫混合液精館成純度大于99.7%產(chǎn)品苯乙烯 以及乙苯、苯、甲苯和焦油等重組分。利用PRO/II對苯乙烯減壓精館全工段進(jìn)行了模擬計(jì)算，完成了物料衡算。利用 模擬結(jié)果，對苯乙烯分離塔（T0403）進(jìn)行了熱量衡算和嚴(yán)格的設(shè)備計(jì)算，確定了塔 高、塔徑，填料性能和尺寸等。對塔頂冷凝器，進(jìn)料泵，回流罐，塔接管等進(jìn)行了計(jì) 算選型和設(shè)計(jì)。繪制了帶控制點(diǎn)的工藝流程圖，物料平衡圖，設(shè)備布置圖及管道布置 圖。關(guān)鍵詞：苯乙烯；減壓；精餡；設(shè)計(jì)-I -AbstractThe content is the simu

2、late computation and process design of 120000 t/a of styrene vacuum distillation system. The dehydrogenated mixture is sepaieted into styrene, ethylbenzene, benzene, toluene and other heavy constituents like flux oil with continuous rectification of four distillation coliuims. The puiity of the styr

3、ene is more than 99.7%.The simulate computation of the whole process about the styrene vacuum distillation system has been completed with PRO/II. The material balance has also been finished. According to the lesulsts, heat balance and the equipments of the styrene sepaiation tower (T0403) aie strict

4、ly calculated.The equipments computation consists of the determination of tower height, tower Drive, packing peiiormance and size. The overhead condenser, feed pump, reflux accumulatoi and tower pipes are strictly calculated, selected and desighed. The engineeiing flow sheet with control points, mat

5、erial balance diagram, equipment layout and piping diagram have already finished.Key Words： Styrene; Vacuum; Distillation;DesignAbstiactII第一篇設(shè)計(jì)說明書錯(cuò)誤!未定義書簽。第1章精餡的原理概述錯(cuò)誤!未定義書簽。1.1精憎原理厳!未定義書簽。1.2減壓精憾鞭!未定義書簽。13苯乙烯的精憾技術(shù)錯(cuò)誤!未定義書簽。第2章苯乙烯產(chǎn)品介紹錯(cuò)誤!未定義書簽。2.1苯乙烯的用途錯(cuò)誤!未定義書簽。2.2苯乙烯的性質(zhì)錯(cuò)誤!未定義書簽。2.3應(yīng)急處置錯(cuò)誤!未定義書簽。2.4苯乙烯

6、的貯存勰!未定義書簽。2.4管理信息鞭!未定義書簽。2.5危險(xiǎn)特性醐!未定義書簽。第3章苯乙烯的生產(chǎn)技術(shù)錯(cuò)誤!未定義書簽。3.1生產(chǎn)技術(shù)概述錯(cuò)誤!未定義書簽。3.2苯乙烯的生產(chǎn)技術(shù)及進(jìn)展錯(cuò)誤!未定義書簽。3.2.1乙苯脫氫法鞭!未定義書簽。3.2.2環(huán)氧丙烷一苯乙烯聯(lián)產(chǎn)法錯(cuò)誤!未定義書簽。323熱解汽油抽提蒸憾回收法錯(cuò)誤!未定義書簽。3.2.4 丁二烯合成法鮮!未定義書簽。3.2.5其他生產(chǎn)方法艇!未定義書簽。3.2.6小結(jié)解!未定義書簽。第4章苯乙烯的供需現(xiàn)狀錯(cuò)誤!未定義書簽。4.1國內(nèi)外苯乙烯生產(chǎn)情況錯(cuò)誤!未定義書簽。4.1.1國外生產(chǎn)情況錯(cuò)誤!未定義書簽。4.1.2國內(nèi)生產(chǎn)情況錯(cuò)誤!未定

7、義書簽。-I -4.2國內(nèi)外苯乙烯市場需求情況錯(cuò)誤!未定義書簽。4.2.1國外市場需求情況錯(cuò)誤!未定義書簽。4.2.2國內(nèi)市場需求情況錯(cuò)誤!未定義書簽。第5章苯乙烯的發(fā)展前景及建議錯(cuò)誤!未定義書簽。5.1苯乙烯的技術(shù)發(fā)展趨勢和前景錯(cuò)誤!未定義書簽。5.2苯乙烯的發(fā)展建議錯(cuò)誤!未定義書簽。第6章 工藝流程論述錯(cuò)誤!未定義書簽。6.1苯乙烯的生產(chǎn)原理錯(cuò)誤!未定義書簽。6.2工藝過程的確立鞭!未定義書簽。6.3苯乙烯精館工藝流程錯(cuò)誤!未定義書簽。6.4主要工藝流程圖（PRO/H模擬）錯(cuò)誤!未定義書簽。第7章儀表及自控勰!未定義書簽。7.1精憎過程的操作分析錯(cuò)誤!未定義書簽。7.2乙苯/苯乙烯分離塔（

8、T0401）的主要儀表及自控錯(cuò)誤!未定義書簽。7.3乙苯回收塔（T0402）的主要儀表及自控錯(cuò)誤!未定義書簽。7.4苯乙烯塔（T0403）的主要儀表及自控錯(cuò)誤!未定義書簽。7.5苯/甲苯分離塔（T0404）的主要儀表及自控錯(cuò)誤!未定義書簽。7.6緊急停車錯(cuò)誤!未定義書簽。第8章生產(chǎn)工藝中的三廢錯(cuò)誤!未定義書簽。8.1工業(yè)三廢概述錯(cuò)誤!未定義書簽。8.2廢水、廢氣、廢渣來源錯(cuò)誤!未定義書簽。8.3三廢的處理及綜合利用錯(cuò)誤!未定義書簽。第9章廠址選擇錯(cuò)誤!未定義書簽。第10章公用工程指標(biāo)錯(cuò)誤!未定義書簽。第二篇設(shè)計(jì)計(jì)算書1第1章物料衡算871.1物料衡算概述871.2計(jì)算依據(jù)871.3 PRO/H

9、在化工設(shè)計(jì)及模擬中的應(yīng)用881.4設(shè)計(jì)要求881.5模擬結(jié)果匯總892.1熱量衡算概述932.2計(jì)算依據(jù)932.3溫度壓力的確定942.4熱量衡算95第3章T0403設(shè)備計(jì)算983.1物性參數(shù)計(jì)算983.1.1溫度壓力的確定983.1.2平均相對分子質(zhì)量的計(jì)算983.13平均密度的計(jì)算983.1.4液相平均表面張力的計(jì)算993.1.5液相平均黏度的計(jì)算993.2汽液負(fù)荷計(jì)算993.3精憎塔的塔體工藝尺寸計(jì)算1003.3.1填料的選擇1003.3.2塔徑的計(jì)算與選擇1013.3.3液體噴淋密度及空塔氣速的核算1033.3.4填料層高度的計(jì)算1033.3.5填料層壓降計(jì)算1043.3.6其他各塔塔

10、徑的確定104第4章T0403附屬內(nèi)件的選型和計(jì)算1074.1填料支承板1074.2床層限制板1074.3液體分布器1084.4除沫器1084.5塔高度的計(jì)算1084.6其他各塔塔高的確定1094.6.1 T0401塔高的確定1094.6.2 T0402塔高的確定1104.6.3 T0404塔高的確定Ill第5章T0403塔塔頂冷凝器計(jì)算1135.1確定流體流動(dòng)的空間1135.2計(jì)算傳熱負(fù)荷Q1135.3選擇列管換熱器形式1135.4估計(jì)傳熱面積1145.5校核傳熱面積1145.5.1冷凝傳熱系數(shù)1145.5.2冷卻水側(cè)傳熱系數(shù)1155.6總傳熱系數(shù)U計(jì)算1155.7折流板1165.8換熱器內(nèi)

11、流體的流動(dòng)阻力1165.8.1管程流體阻力1165.8.2殼程流動(dòng)阻力1175.9其他各塔冷凝器的簡單選型1185.9.1 T0401塔塔頂冷凝器的簡單選型1185.9.2 T0402塔塔頂冷凝器的簡單選型1195.9.3 T0404塔塔頂冷凝器的簡單選型121第6章塔底再沸器的計(jì)算與選型1236.1 T0401塔底再沸器的計(jì)算與選型1236.2 T0402塔底再沸器的計(jì)算與選型1246.3 T0403塔底再沸器的計(jì)算與選型1256.4 T0404塔底再沸器的計(jì)算與選型126第7章進(jìn)料泵的設(shè)計(jì)與選型1287.1泵吸入與排出管線流速1287.2管路阻力系數(shù)的計(jì)算1297.3進(jìn)料泵的選型130第8

12、章塔頂回流罐的選型1318.1 T0401塔頂回流罐的選型1318.2 T0402塔頂回流罐的選型1318.3 T0403塔頂回流罐的選型1318.4 T0404塔頂回流罐的選型132第9章塔接管的選型1339.1 T0401塔接管的選型1339.1.1 T0401 塔進(jìn)料管1339.1.2 T0401 塔回流管1339.1.3 T0401塔塔底出料管1339.1.4 T0401塔塔頂蒸汽出料管1349.1.5 T0401塔塔底蒸汽進(jìn)氣管1349.2 T0402塔接管的選型1349.2.1 T0402 塔進(jìn)料管1349.2.2 T0402 塔回流管1349.2.3 T0402塔塔底出料管135

13、9.2.4 T0402塔塔頂蒸汽出料管1359.2.5 T0402塔塔底蒸汽進(jìn)氣管13593 T0403塔接管的選型1369.3.1 T0403 塔進(jìn)料管1369.3.2 T0403 塔回流管1369.3.3 T0403塔塔底出料管1369.3.4 T0403塔塔頂蒸汽出料管1369.3.5 T0403塔塔底蒸汽進(jìn)氣管1379.4 T0404塔接管的選型1379.4.1 T0404 塔進(jìn)料管1379.4.2 T0404 塔回流管1379.4.3 T0404塔塔底出料管1389.4.4 T0404塔塔頂蒸汽出料管1389.4.5 T0404塔塔底蒸汽進(jìn)氣管138第10章 經(jīng)濟(jì)評價(jià)13910.1化

14、工技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的意義13910.2技術(shù)指標(biāo)及基本參數(shù)13910.3經(jīng)濟(jì)分析勰!未定義書簽。結(jié)論141參考文獻(xiàn)142附錄A相關(guān)參數(shù)的PRO/n模擬結(jié)果匯總143附錄B熱力學(xué)計(jì)算包使用方法及計(jì)算原理148B.1熱力學(xué)計(jì)算包的使用方法148B.2熱力學(xué)計(jì)算包的計(jì)算原理150附錄C主要符號說明152附錄D主要設(shè)備一覽表99致謝103-V第二篇設(shè)冊算書-1第章物料衡算1.1物料衡算概述物料衡算是化工設(shè)計(jì)計(jì)算中最基本、最重要的內(nèi)容之一。在解決設(shè)計(jì)設(shè)備尺寸前 要定出所處理的物料量。整個(gè)過程或其某一步驟中原料、產(chǎn)物、副產(chǎn)物之間的關(guān)系可 通過物料衡算確定。隨著世界工業(yè)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)過程變得越來越復(fù)雜，對于衡量

15、生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì) 性，合理性等問題，便成為組織生產(chǎn)中的重要問題，化工產(chǎn)品的生產(chǎn)也是如此，生產(chǎn) 過程的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，例如產(chǎn)品產(chǎn)量，原料消耗量，公用工程的水、電、氣的消耗量, 聯(lián)產(chǎn)品和副產(chǎn)品的數(shù)量等都是十分重要的工藝指標(biāo)，為了衡量其先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、合 理性，就要進(jìn)行化工生產(chǎn)中的局部或全部的物料衡算和熱量衡算。物料衡算是三算中最基本的，因此進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，首先要進(jìn)行物料衡算，物料 衡算的理論依據(jù)是質(zhì)量守恒?；どa(chǎn)基本采用連續(xù)化生產(chǎn)，其特點(diǎn)是不間段、穩(wěn)定的向反應(yīng)系統(tǒng)或設(shè)備投入 物料，同時(shí)產(chǎn)出相應(yīng)的物料，設(shè)備中某一區(qū)域的反應(yīng)參數(shù)（如溫度、壓力、濃度、流 量）不隨時(shí)間而改變，局部反應(yīng)條件可以不一致，但總條

16、件不隨時(shí)間變化。物料衡算是在工藝路線確定之后，開始工藝流程的設(shè)計(jì)并繪制出工藝流程草圖后 進(jìn)行的。物料衡算釆用的是定量的方法，計(jì)算出流程中計(jì)入與離開每一過程或設(shè)備的 各物流的數(shù)量，組成及各組分的含量。為進(jìn)行能量衡算，設(shè)備選型或工藝設(shè)計(jì)，確定 原料消耗定額等提供依據(jù)。1.2計(jì)算減根據(jù)質(zhì)量守恒定律可得，進(jìn)入任何過程的物料質(zhì)量應(yīng)等于從該過程離開的物料質(zhì) 量與積存于該過程中的物料質(zhì)量之和。得到物料衡算式：進(jìn)入系統(tǒng)的物料量二流出系統(tǒng)的物料量+系統(tǒng)內(nèi)累計(jì)的物料量對于連續(xù)生產(chǎn)過程，累計(jì)=0,此時(shí)進(jìn)=5出。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，對一個(gè)體系內(nèi)質(zhì)量流動(dòng)及變化的情況用數(shù)學(xué)式描述物料平衡 關(guān)系則為物料平衡方程。物料平衡方程

17、基本表達(dá)式為：SFo=ZD+A+XB式中：Fo輸入體系的物料質(zhì)量；D離開體系的物料質(zhì)量；A體系內(nèi)積累的物料質(zhì)量；B過程損失的物料質(zhì)量。13 PRO/II在化工設(shè)計(jì)及刪中的應(yīng)用Simsci公司的PRO/II流程模擬軟件用于化工過程嚴(yán)格的質(zhì)量和能量平衡模擬計(jì) 算，可以提供在線模擬，其計(jì)算模型己成為國際標(biāo)準(zhǔn)。PRO/II有標(biāo)準(zhǔn)的ODBC通道， 可同換熱器計(jì)算軟件或其他大型計(jì)算軟件相連，另外還可與WORD、EXCEL、數(shù)據(jù)庫相 連，計(jì)算結(jié)果可在多種方式下輸出。該軟件在20實(shí)世紀(jì)80年代進(jìn)入中國后，在一些大的石化和化工設(shè)計(jì)院廣泛地應(yīng) 用，使用該軟件可以降低用戶成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量和效益、增強(qiáng)管理策略。PR

18、O/II 適用于：油/氣加工、煉油、化工、化學(xué)、工程和建筑、聚合物、精細(xì)化工/制藥等行 業(yè)，主要用來模擬設(shè)計(jì)新工藝、評估改變的裝置配置、改進(jìn)現(xiàn)有裝置、依據(jù)環(huán)境規(guī)則 進(jìn)行評估和證明、消除裝置工藝瓶頸、優(yōu)化和改進(jìn)裝置產(chǎn)量和效益等。本次設(shè)計(jì)釆用PRO/II軟件對整個(gè)流程進(jìn)行模擬計(jì)算，方便、快捷、準(zhǔn)確。1.4畸要求（1）原料組成原料組成（質(zhì)量）見表l-lo表1-1原料組成表Component 組分Wt%Benzene 苯1.5Toluene 甲苯1Ethyl benzene 乙苯24Styrene苯乙烯70ci -metliyl styrene a甲基苯乙烯3.3Flux Oil0.2Total100

19、（2）回收產(chǎn)品純度苯乙烯$99.7%, a-甲基苯乙烯W0.05%,苯乙烯收率N98.5%。(3) 乙苯/苯乙烯塔頂壓力乙苯/苯乙烯塔頂壓力0.03MPaAo(4) 年工作時(shí)間年工作時(shí)間8000小時(shí)。13模擬結(jié)果匯總物料衡算式為：F = D+WFXd = Dxd+Wxw由PRO/ II對該操作流程的模擬可知，對于T0401：F=240.3436kinol/li, D=71.2830kinol/li, W=169.0606kmol/h,由于精懈過程的計(jì)算均以摩爾分?jǐn)?shù)為準(zhǔn)，故給出摩爾組成： = 0.6737,= 0.00049971,心=0.9575。同樣，對于T0403：F= 169.0606k

20、niol4i, D= 162.0255kmol/h, W= 7.035lkmol/h,xF = 0.9575 , xD = 0.9991, xw = 0.00053663。T0401的物料衡算結(jié)果見表1-21-4。表1-2 T0401進(jìn)料組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率摩爾流量kmol/h苯1.00251.71.343.2222甲苯1.50377.551.704.0975乙苯27.006795.926.6364.0112苯乙烯67.0016863.967.37161.9170甲基苯乙烯3.00755.12.666.3895焦油0.50125.850.293790.7061表1-

21、3 T0401塔頂組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率摩爾流量kinoVh苯3.39251.74.523.2222甲苯5.09377.555.754.0975乙苯91.476787.02589.6863.9276苯乙烯0.053.710.0499710.0356表1-4 T0401塔底組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率摩爾流量kinoVh乙苯0.05&8750.0494460.0836苯乙烯94.9916860.1995.75161.8814甲基苯乙烯4.25755.13.786.3895焦油0.70901125.850.417660.7061由以上物料衡算數(shù)據(jù)可知，

22、乙苯/苯乙烯分離塔（T0401）乙苯收率為99.87%,苯乙烯收率為99.98%。其他塔的物料衡算數(shù)據(jù)如表1-5表1-13所示。表1-5 T0402進(jìn)料組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率摩爾流量kmol/h苯3.39251.74.523.2222甲苯5.09377.555.754.0975乙苯91.476787.02589.6863.9276苯乙烯0.053.710.0499710.0356表1-6 T0402塔頂組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率摩爾流量kmol/h苯40.56251.699944.63.2222甲苯59.30368.030855.293.9942

23、乙苯0.140.86880.113270.0081837表1-7 T0402塔底組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率摩爾流量kmol/h甲苯0.149.51920.161280.1033乙苯99.816786.156099.7863.9194苯乙烯0.0545643.710.0556070.0356表1-8 T0403進(jìn)料組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率摩爾流量kmol/h乙苯0.05&8750.0494460.0836苯乙烯94.9916860.1995.75161.8814甲基苯乙烯4.25755.13.786.3895焦油0.70901125.850.4176

24、60.7061表1-9 T0403塔頂組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率摩爾流量kmol/h乙苯0.052589&8750.0515930.0836苯乙烯99.916859.796899.91161.8776甲基苯乙烯0.0457.59430.0396610.0643表1-10 T0403塔底組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率摩爾流量kmol/h苯乙烯0.0450010.39320.0536630.037752甲基苯乙烯85.55747.505789.916.3252焦油14.40125.850010.040.7061表1-11 T0404進(jìn)料組成表組分質(zhì)量分率wt

25、%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率摩爾流量kmol/h苯40.56251.699944.63.2222甲苯59.30368.030855.293.9942乙苯0.140.86880.113270.0081837表1-12 T0404塔頂組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率摩爾流量kmol/h苯99.95251.514299.963.2199甲苯0.050.12580.0423920.0013655表1-13 T0404塔底組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率摩爾流量kmol/h苯0.050.18450.0589920.0023617甲苯99.71367.905099.743.9

26、929乙苯0.0235480.86880.204420.0081837由以上數(shù)據(jù)可知：苯乙烯純度：99.9%,乙苯純度：99.81%,苯乙烯收率為99.98%,a-甲基苯乙烯質(zhì)量分率為0.045%W0.05%。各項(xiàng)條件均滿足設(shè)計(jì)要求。-99 第2章熱量衡算2.1 熱*能量的消耗是化工生產(chǎn)中一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，它是衡量工藝過程，設(shè)備設(shè) 計(jì)，操作制度是否合理先進(jìn)的主要指標(biāo)之一。而能量衡算可為提高能量的利用率，降 低能耗提供重要的依據(jù)。能量衡算的前提是物料衡算，在確定了工藝流程圖后，就可 全面展開能量衡算和設(shè)備計(jì)算。熱量衡算是能量衡算的一種，在能量衡算中占有主要地位。進(jìn)行熱量衡算有兩種 情況：一

27、種是對單元設(shè)備做熱量衡算，當(dāng)各個(gè)單元設(shè)備之間沒有熱量交換時(shí)，只需對 個(gè)別設(shè)備做計(jì)算；另一種是整個(gè)過程的熱量衡算，當(dāng)各個(gè)工序或單元操作之間有熱量 交換時(shí)，必須做全過程的熱量衡算冋。通過進(jìn)行熱量衡算，可以得到耗能指標(biāo)，比較設(shè)計(jì)方案，對比先進(jìn)水平，尋找存 在的問題；為設(shè)備選型，確定尺寸的提供了主要依據(jù)；更有利于組織管理，技術(shù)革新, 降低能耗。2.2計(jì)算依據(jù)L Q= L Hout+ E Hin式中：EQ為過程熱量之和，包括熱損失ZHout為離開設(shè)備的各物料的焙的總和ZHm為進(jìn)入設(shè)備的各種物料的焙的總和本次設(shè)計(jì)，主要對T0403進(jìn)行熱量衡算，如圖2-1所示，得到熱量衡算式：Qb + Qf = Qc +

28、Qw + Q + Qd式中：Sv： 0c時(shí)塔頂氣體上升的熔。Qr：回流液的焙。Qj塔頂流出液的焙。Qc：冷凝器消耗的焙。Qf：進(jìn)料口的熔。Q:塔底殘液的熔。Qb：再沸器提供的熔。Q：再沸器損失能量。23溫度壓力的確定以T0403為例，進(jìn)行熱量衡算。查得T0403進(jìn)料、塔頂及塔底的溫度、壓力如表2-1所示:表21 T0403進(jìn)料、塔頂及塔底溫度、壓力匯總表溫度K壓力KPa備注進(jìn)料149.2114.6飽和液體塔頂70.3610.0泡點(diǎn)回流塔底124.931.0飽和液體由表2-1算得精憾塔的精飾段和提憎段的平均溫度和平均壓力: 精飾段：處匚 70.36 + 124.9 =97.63Kv-2 2PV1

29、= Pd + Pf = 20.5 Kpa2 2提飾段：4 均=幾；。=401.5;369.1 = 385.3K, 代+許 35.22 + 21.22“片均= -=-=28.22 Kpa2.4 熱*從PRO/II模擬的輸出結(jié)果可得:塔頂平均熱容：Cpd = MxCp = 104.1581x1.8146 = 189.00529V/(/ - XT)進(jìn)料平均熱容：C.=MxC, = 104.992x2.0750 = 217.85840K)塔底平均熱容： 0 = x = 124.1984 x2.0217 = 251.09191/-K)查熱力學(xué)計(jì)算包（詳見附錄B）得，塔頂溫度 = 347.1K下，各組分的

30、氣化潛 執(zhí).八八/乙苯=39760燈 / hnol =39760106.17kJ /kg = 374A9314kJ /kg/苯乙烯=41488M / kniol =41488104.15V/ = 398.34854V/Jig人沖基苯乙43961kJ / hno!=43961118.18M/Rg = 371.983422/Pg。N工幾兀二 0.00051594x 374.49374 + 0.9991 x 398.34854 + 0.00039661x371.98342=398330783 違Adi = 0.00051594 x 39760 + 0.9991x41488 + 0.00039661x

31、43961= 4148 8.6kJ kmol從PRO II模擬的輸出結(jié)果可得：塔頂平均分子量甌e = 104.158畑/如引。物料的熔值常從0C算起。（1）0C時(shí)塔頂氣體上升的熔Q”塔頂以0C為基準(zhǔn)：由PRO II模擬的輸出結(jié)果：進(jìn)入冷凝器的蒸汽量匕=厶+ D = 451.1如7。力 gv=VC7 + V/A7yo=451.1xl89.00529x347.1+451.1x398.33078xl04.158=48309685.47 V/?（2）回流液的恰Qr：認(rèn)為泡點(diǎn)回流進(jìn)行計(jì)算，回流溫度7； = 347.1K由PRO II模擬的輸出結(jié)果：L = 239.1kmol / h= LC7； =289

32、. lx 189.00529x347.1 = 18966040.12 V/?（3）塔頂流出液的焙0）因流出口與回流口組成可認(rèn)為一樣，則平均摩爾熱容相等，所以有：0。二氏兀二 162.0255x189.00529x347.1 = 1062947&5kJh（4）冷凝器消耗的焙Q.2c = gv_gD= 48309685.47-18966040.12-10629478.15 = 18714167.20 V/?（5）進(jìn)料口的熔Qf：Q.=尸石兀=169.0606 x 217.85840 x 369.1 = 13594422.43好/力（6）塔底殘液的焙:Qv = WCTw = 7.0351 x 251

33、.09191x401.5 = 709232.3635 kJ/h（7）再沸器提供的焙塔釜熱損失為10%,則 = 0.9。設(shè)再沸器損失能量0 = 0.10,由于Qb + Qf = Qc + Qw + Q +Qn所以加熱器實(shí)際熱負(fù)荷：0.9Q =Q. + G，=18714167.20 + 709232.3635 + 10629478.15-13594422.43 =16458455.28 V/?0=18287172.542？T0403的熱量衡算結(jié)果如表2-2所示。表2-2熱量衡算結(jié)果匯總項(xiàng)目進(jìn)料冷凝器塔頂館出液塔釜?dú)堃涸俜衅髌骄葻崛?kJ/(kniol K)217.85840189.0052925

34、1.09191熱量 Q/(kJ/h)13594422.4318714167.2010629478.15709232.363518287172.54第3章T0403設(shè)備計(jì)算3.1物性緲計(jì)算3.1.1溫度壓力的確定精飾段:2PZ2932 + 21.22 2U-.2Tw +Tf 401.5 + 369.1 22凡+緯_ 35.22 + 21.22 _22只卩均=Tm=15.27 Kpa385.3K28.22 Kpa丁 -Td + Tf _ 347.1 + 369.1 上平均= 358.1K-1053.1.2平均相對分子質(zhì)量的計(jì)算由PRO/II模擬得到:精飾段平均摩爾質(zhì)量:嘰+ 砒104.158 +

35、104.490 = 04.324 如咖Ml碗 + 磯104163 + 104.892 =0.5275如咖提飾段平均摩爾質(zhì)量:碼丿叱陷=11&154104.490 =322如加/Ml叫1&292 + 104.892=山.592如歸3.1.3平均密度的計(jì)算由PRO/II模擬所得精飾段:p、“ =卩、嚇=煩 72979 “.53395畑陽如=如+ % = 861.272 + 843.244 =務(wù)2.25盹序幾+幾 一 126722+0.72979 = 993505 kg/府提飾段:2p =叮幾=821.661843.244 =相2.4525 如曲3.1.4液相平均表面張力的計(jì)算精飾段的液相平均表面張

36、力: = 28434：27213 = 278235niN/m提飾段的液相平均表面張力:19.991+27.213 = 23.602通/m3.1.5液相平均黏度的計(jì)算精飾段液相平均黏度:0.39347 + 032874 = ()36111iiipa.s提飾段液相平均黏度:0.32874 + 0.31064 = 031969niPas3.2 負(fù)精飾段:451 1 + 444 6V = u +血=447.85加引/h“286.4 + 282.2 84.咖勁匕= 138934 + 6566忖/&416,皿2Ls = 34,641+35017 /h = 0.009675加/ s提飾段:V = 401 +

37、 396.8 = 400.95如?引/h嚇 56287 + 36996屛“2.9562& = 398.1 + 412.3 = 405.2畑引 / /?2Ls = 口319 + 31.397 腫/? = 0.01510腫 / s2可能用到的T0403精懈段、提館段相關(guān)數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?-1所示。表3-1T0403精懈段、提館段相關(guān)數(shù)據(jù)匯總表精餡段提懈段溫度K358.1385.3壓力KPa15.2728.22氣相平均分子質(zhì)量kg/kmol104.324111.322液相平均分子質(zhì)量kg/kmol104.5275111.592氣相平均密度kg/m30.533950.998505液相平均密度kg/m385

38、2.258832.4525液相平均表面張力mN/m27.823523.602液相平均黏度mPa - s0.361110.31969氣相摩爾流率kniol/h447.85400.95液相摩爾流率kniol/h284.3405.2氣相體積流率nP/s28.41612.956液相體積流率m*s0.0096750.01510氣相質(zhì)量流率kg/h46688.544317.5液相質(zhì)量流率kg/h296884519733精館塔的塔體工藝尺寸計(jì)算3.3.1填料的選擇塔填料是填料塔的核心內(nèi)件。其作用是為氣、液兩相提供充分而密切的接觸，以 實(shí)現(xiàn)相際間的高效傳熱和傳質(zhì)。不同結(jié)構(gòu)形式和尺寸的填料具有不同的幾何特性，從

39、 而表現(xiàn)出不同的流體力學(xué)特性和傳質(zhì)特性。進(jìn)而，它決定著填料塔的通過力、分離效 率和過程能耗等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。塔填料按其自身結(jié)構(gòu)和使用方式可分成散裝填料和規(guī)整填料兩大類。每一大類塔 填料又細(xì)分為不同結(jié)構(gòu)特性的幾個(gè)系列。每一系列中，基于減小壓力降，增加比表面 積，增大流體擾動(dòng)和改善表面潤濕性能的要求，又構(gòu)成了自身的發(fā)展序列。至今，塔 填料己形成了多品種、多種規(guī)格的系列產(chǎn)品，共設(shè)計(jì)選用。金屬孔板波紋填料，例如麥勒帕克（Mellapak）是瑞士 Sulzer公司產(chǎn)品，有12 種規(guī)格，弗萊克西帕克（Flaxipak）的美國Koch公司買Sulzer公司Mellapak制造 權(quán)的產(chǎn)品；吉姆帕克（Gempak

40、）是美國Glitsh公司于1982年開發(fā)的產(chǎn)品共有5種規(guī) 格。這些孔板波紋填料的主體結(jié)構(gòu)相同，均勻在薄金屬板上沖洗，后壓制成波紋制成 波紋片。再將其平行疊合而組成圓體塔盤單體。其不同公司產(chǎn)品的微小差異在于波紋 片上的細(xì)致結(jié)構(gòu)不盡相同。因此大體來說，各公司相近型號的金屬孔板波紋填料的性 能基本一樣?？装宀y填料不但具有絲網(wǎng)波紋填料流通量大，阻力小，效率較高的優(yōu) 點(diǎn)，而且造價(jià)低、制造方便、抗污染能力強(qiáng)。孔板波紋填料的開發(fā)使用，標(biāo)志著規(guī)整 填料向化工、石油化工和煉油工業(yè)的通用化方向，大型化發(fā)展的新階段。因?yàn)榇宋锵捣蛛x的難易程度適中，氣液負(fù)荷適中，設(shè)計(jì)中選用250Y金屬孔板波 紋填料。3.3.2塔徑的

41、計(jì)算與選擇（1）精館段液相質(zhì)量流量：29835 + 29541a)L = 29688kg / h氣相質(zhì)量流量：46989+46438cov = 46688.5kg / h采用金屬孔板波紋250Y填料，查柴誠敬著化工原理下冊，附錄二、2,得相 關(guān)數(shù)據(jù)如下：比表面積at = 250/w2 /m3,空隙率 = 0.97 ；填料的泛點(diǎn)氣速可由貝恩（Bain） -霍根（Hougen）關(guān)聯(lián)式計(jì)算:畤自牛m（簽)%)%Pl解得：= 5.72m/s以上式中：f泛點(diǎn)氣速，m/s；g重力加速度，9. 81m/s：；1-填料總比表面積，m7m3；-填料層空隙率，m7m3;P,、pL-氣相、液相密度，kg/m3;“厶

42、-液體黏度，mPa s ；如、，-液相、氣相的質(zhì)量流量，kg/h；A、K-關(guān)聯(lián)常數(shù)。常數(shù)A、K與填料的形狀及材質(zhì)有關(guān)，上式中的A、K值見表3-2。表3-2 A、K常數(shù)表規(guī)整填料類型AK金屬孔板波紋填料0.2911.75取 u = 0.7uf = 0.7 x5.72 = 4.004m/s塔徑D厝磽=3.00m-107 (2)提鐳段液相質(zhì)量流量:氣相質(zhì)量流量:47097 + 432972=45197 kg/h46882 + 423532= 44317%/?填料的泛點(diǎn)氣速仍可由貝恩(Bain) -霍根(Hougen)關(guān)聯(lián)式計(jì)算:唸T許濫心如Z9-(需產(chǎn)翳鬻)%解得：uF = 3.57ni/s取 u = 0.7hf* = 0.7x3.57 = 2.499nVs塔徑D =4X12 956 =2.57m3.14x2.499-111 比較二者結(jié)果，圓整塔徑，取D二30