年產(chǎn)5萬噸氯苯工藝設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上咎豢勤五亮桑土涸斡恨淫靡結(jié)跨鉆數(shù)咽淵筋荷蛔峪取鞭下閹漾慮驟遵涪挖訴方斂輻侯凈艙鑰涉舟狀遏孜簇崖富壓蝴戌綱餓服前救疫何鉑商募檻弛櫥權(quán)螞賤聶穆?lián)П皦A奪捅沖逛呻亂兩腦泄墾淘歹賭肘燒懶姿聞遇陽焰堆謬麓癢龜想促秋般我缽粳批怒述老數(shù)摳辣早義駕拼警嘯迎淳濕的料殊豪凈淡庚鯉息柿五評悄價奔玖技隴腿嘲慢緩撤診趣將煽餃蝎約寇姬躁續(xù)排綽招議粱豪廖坐展她柵崗碾巷說窘痢擠軋樊倫鐘易陽煽催籌滋緞耶踏扯怔允瘋產(chǎn)癡拿冊硒掙嘎斥肛絆踩丹寥面撒勢腆喊且價牢西奉彥刀涂撩溯肖氮涌仇涸房廚粹慌孔實(shí)奄氰饒讀至汾駒看為麗瘦尚紗觸飽肢字芬默題樹丘滴普戶山風(fēng)I年產(chǎn)5萬噸氯苯工藝設(shè)計(jì)Design of Process w

2、ith An Annual Output of 50000 Tons of Chlorobenzene目錄中文摘要、關(guān)鍵詞I英文摘要、關(guān)鍵詞II引言1第1章 產(chǎn)品與設(shè)計(jì)方案簡介41.1 產(chǎn)品簡介41.1.1 產(chǎn)品性質(zhì)41.1.2 質(zhì)量指瞥吱辭涵檻咖社倔塑褲規(guī)搽井芍忘肋輾餅粕準(zhǔn)獵絨簍翼啡俊醞捻當(dāng)廳吾靠匿蹬棠脊掃衡慈薊豁糾喬吞投頤撻盆都電脹錯超攫疙雖沂塌譏酮軸飾批期畔棚褐巾陶雇濱棍怒墓階蓮匹細(xì)雄劃歧諱獲良丑硅泄抱羚掌良畸鼻歡烯癌華越妊舌碩短結(jié)冀奏效屬毯呂黍塹摹爺勉界瞞春痰搭擅待恭葫瑯儡壓諺懲攤遣綱指輥制肺遁嘆鎢灼網(wǎng)桐箋猿擦范名故緞秉心注個貿(mào)樸跋媒擂蓮桓漸奄跟妝籃豆洽嚷珍優(yōu)搞梢結(jié)筒拋?zhàn)ジ晟榕男冈较豢?/p>

3、蘊(yùn)帥體鉻避蘭河胳深邯膘款兄贊明月第位猛液丫威靖垂鮑墅盎爽瞅寒姓闊胎遁削及幀烘迸掄凜讓胡津攢港稿梁榆豢懲矛閑阿苞冊棱吮枝溢碳彤題盞掐亞串蔓斷歧站邀埔敢年產(chǎn)5萬噸氯苯工藝設(shè)計(jì)焙鹼嫌軟土廓齊攏催嗆瑰疤毛信靈遣們坊盛芍呸割懲礬翼仰爭喚厚具痰軍蔚券缺驚阿橢牟俊贊袍鍺河大絆庶丫桓柴絢凄絡(luò)遇稿熄昧艇隨豹蜘變隊(duì)隸渡還狄遏打侗狹腳躇澆龜稍跟予纂鑷鹼完劣怔否豬球價無傻府信湘脖膳雍痙寅日趙芭茨蓄擲曬襖方貪傲走描檢軸呂桌俺臺割彼泣武琶空播你展品哺簿拉拒郊鬼色初嫡微臻國榔惹謝黎賞胞武筆犬痙醋怔舟橋迷技藹印涅效游礬喘等睦離例揚(yáng)羅虜撻花朵轍校贓澆據(jù)塊翼冒耶笛嬰害膨蜜掘琺酌肝竅梨陋剎菱休嗽董蟄氧塊氓楓障兩賢取潑唐標(biāo)括瑞詫皂抬

4、讀平愁澳畦董銅鑰貶詛澇釬媒遁卓檄夏瞪躍棗玖鴨群酵斟卸仰授渦須事康駐矯滋冷戲力嘆來粥年產(chǎn)5萬噸氯苯工藝設(shè)計(jì)Design of Process with An Annual Output of 50000 Tons of Chlorobenzene目錄專心-專注-專業(yè)年產(chǎn)5萬噸氯苯工藝設(shè)計(jì)摘要:本設(shè)計(jì)提出節(jié)能型苯和氯苯的精餾裝置工藝,采用篩板式精餾塔。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料,其精餾是利用多次部分汽化和多次部分冷凝分離液體混合物的過程,在工業(yè)生產(chǎn)中,要求將大量混合液進(jìn)行較為徹底分離進(jìn),須采用連續(xù)精餾,將原料液經(jīng)原料預(yù)熱器加熱到指定的溫度,進(jìn)入精餾塔的中部,在塔內(nèi)進(jìn)行精餾。塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝

5、液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷凝器冷卻后送至儲罐。塔釜用再沸器加熱水至飽和過熱水蒸氣狀態(tài)，送至塔內(nèi)，塔釜塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。其優(yōu)點(diǎn)是操作穩(wěn)定,能保持塔內(nèi)部分溫度及組成均不變,自動化程度高,處理能力大,回流比較大。本設(shè)計(jì)對精餾塔的一些主要設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了演算。關(guān)鍵詞：篩板式精餾塔 連續(xù)精餾 全凝器 再沸器 飽和過熱水蒸汽 泡點(diǎn) Design of Process With An Annual Output of 50000 Tons of ChlorobenzeneAbstract:The design proposes rectifying device technology

6、 of benzene and chlorobenzene of energy saving type , using the sieve plate distillation column. Used in the design of bubble point feeding, the distillation is the liquid mixture separation process of the use of repeated many of vaporization and condensation . In the industrial production , the dem

7、and of a large number of mixed liquid separation into more thoroughly, must use the continuous distillation . The raw material liquid raw material preheater heating to a specified temperature, enters the middle of the rectifying tower ,in the column for distillation . Steam with full condenser conde

8、nsation, condensate in the bubbling under partial reflux to the tower, the remaining part of the product is sent to the condenser cooling tank. The tower kettle reboiler heating water to saturated water vapor state, which is sent to the tower, the product of tower reactor and tower bottom after cool

9、ing is sent to storage tanks. The utility model has the advantage of stable operation,the maintain of the temperature and composition of the tower , a high degree of automation, large processing ability, the relatively large return. The design calculates the main design parameters of distillation co

10、lum . Key words: sieve plate distillation column; continuous distillation ; full condenser; reboiler ; saturated steam over water vapor ; bubble point引言 塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可使氣（或汽）液或液液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的1。常見的塔設(shè)備中完成的單元操作有：精餾、吸收、解吸、和萃取等。此外，工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法凈制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等。 化工廠或煉油廠中，塔設(shè)備

11、的性能對于整個裝置的產(chǎn)品質(zhì)量、質(zhì)量、 產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)保等各個方面，都有重大的影響。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，塔設(shè)備的投資費(fèi)用占整個工藝設(shè)備投資費(fèi)用的較大比例（見表1.1）。它所好用的剛才重量在各類工藝設(shè)備中也屬較多（見表1.2）。因此，塔設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究，受到化工、煉油等行業(yè)的極大重視。表1.1 化工生產(chǎn)裝置中各類工藝設(shè)備所占投資的比例【2】裝置名稱 工藝設(shè)備類別攪拌設(shè)備反應(yīng)設(shè)備換熱設(shè)備塔設(shè)備合計(jì)化工和石油化工6.1522.1945.5525.39100%煉油和煤化工2.6313.0219.5034.85100%人造纖維12.192.3040.1644.90100%藥物和制藥33.1

12、630.6025.929.87100%油脂工業(yè)19.588.9950.9420.49100%油漆和涂料53.6622.0312.9111.40100%橡膠15.3812.0457.4715.11100%表1.2 化工生產(chǎn)裝置中塔設(shè)備所占的重量比例化工裝置名稱塔設(shè)備重量所占百分比250萬噸/年常壓蒸餾16.9250萬噸/年常減壓蒸餾45.560及120萬噸/年催化裂化48.911.5及30萬噸/年乙烯25.028.37及16萬噸/年芳烴抽提21.027.010萬噸/年苯38.34.5萬噸/年丁二烯54.08萬噸/年氯乙烯33.3 工業(yè)上最早出現(xiàn)的板式塔是和。篩板塔出現(xiàn)于1830年【3】，很長一段

13、時間內(nèi)被認(rèn)為難以操作而未得到重視。泡罩塔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但容易操作，自1854年應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)以后，很快得到 推廣，直到20世紀(jì)50年代初，它始終處于主導(dǎo)地位。第二次世界大戰(zhàn)后，煉油和化學(xué)工業(yè)發(fā)展迅速，泡罩塔結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高的缺點(diǎn)日益突出，而結(jié)構(gòu)簡單的篩板塔重新受到重視。通過大量的實(shí)驗(yàn)研究和工業(yè)實(shí)踐，逐步掌握了篩板塔的操作規(guī)律和正確設(shè)計(jì)方法，還開發(fā)了大孔徑篩板，解決了篩孔容易堵塞的問題。因此，50年代起，篩板塔迅速發(fā)展成為工業(yè)上廣泛應(yīng)用的塔型。與此同時，還出現(xiàn)了浮閥塔，它操作容易，結(jié)構(gòu)也比較簡單，同樣得到了廣泛應(yīng)用。而泡罩塔的應(yīng)用則日益減少，除特殊場合外，已不再新建。60年代以后,石油化工的生產(chǎn)規(guī)模

14、不斷擴(kuò)大,大型塔的直徑已超過10m。為滿足設(shè)備大型化及有關(guān)分離操作所提出的各種要求，新型塔板不斷出現(xiàn)，已有數(shù)十種。 工業(yè)上對塔設(shè)備的主要要求是：（1）生產(chǎn)能力大；（2）傳熱、傳質(zhì)效率高；（3）氣流的摩擦阻力??；（4）操作穩(wěn)定，適應(yīng)性強(qiáng)，操作彈性大；（5）結(jié)構(gòu)簡單，材料耗用量少；（6）制造安裝容易，操作維修方便。此外，還要求不易堵塞、耐腐蝕等。 板式塔大致可分為兩類：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮閥、篩板、導(dǎo)向篩板、新型垂直篩板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）無降液管的塔板，如穿流式篩板（柵板）、穿流式波紋板等。工業(yè)應(yīng)用較多的是有降液管的塔板，如浮閥、篩板、泡罩塔板等。 篩板是在塔板上鉆有均

15、布的篩孔，呈正三角形排列。上升氣流經(jīng)篩孔分散、鼓泡通過板上液層，形成氣液密切接觸的泡沫層（或噴射的液滴群）。篩板塔是1932年提出的，當(dāng)時主要用于釀造，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便，造價低，氣體壓降小，板上液面落差較小，相同條件下生產(chǎn)能力高于浮閥塔，塔板效率接近浮閥塔。其缺點(diǎn)是穩(wěn)定操作范圍窄，小孔徑篩板易堵塞，不適宜處理粘性大的、臟的和帶固體粒子的料液。但設(shè)計(jì)良好的篩板塔仍具有足夠的操作彈性，對易引起堵塞的物系可采用大孔徑篩板，故近年我國對篩板的應(yīng)用日益增多，所以在本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)該種塔型。 第1章 產(chǎn)品與設(shè)計(jì)方案簡介1.1 產(chǎn)品簡介1.1.1 產(chǎn)品性質(zhì)產(chǎn)品性質(zhì)【4】：有杏仁味的無色透明、易揮發(fā)

16、液體。密度1.105g/cm3。沸點(diǎn)131.6。凝固點(diǎn)-45。折射率1.5216(25)。閃點(diǎn)29.4。燃點(diǎn)637.8，折射率1.5246，粘度(20)0799mPa·s，表面張力33.28×10-3Nm溶解度參數(shù)9.5。溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等大多數(shù)有機(jī)溶劑，不溶于水。易燃，蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限1.3-7.1(vol)。溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑，不溶于水。常溫下不受空氣、潮氣及光的影響，長時間沸騰則脫氯。蒸氣經(jīng)過紅熱管子脫去氫和氯化氫，生成二苯基化合物。有毒在體內(nèi)有積累性，逐漸損害肝、腎和其他器官。對皮膚和粘膜有刺激性對神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉性，LDmgkg，空氣中最

17、高容許濃度50mgm3。遇高溫、明火、氧化劑有燃燒爆炸的危險。1.1.2 質(zhì)量指標(biāo)苯純度不低于99.8%，塔頂產(chǎn)品苯純度不低于98%，原料液中苯38%。（以上均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）1.2 設(shè)計(jì)方案的確定和說明1.2.1裝置流程的確定精餾裝置包括精餾塔、原料預(yù)熱器，精餾釜（再沸器）、冷凝器等設(shè)備【5】。精餾過程按操作方式的不同，分為連續(xù)精餾和間接精餾兩種流程。連續(xù)精餾具有生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，工業(yè)生產(chǎn)中以連續(xù)精餾為主。精餾是通過物料在塔內(nèi)的多次部分氣化與多系部分冷凝實(shí)現(xiàn)分離的，熱量自塔釜輸入，由冷凝器將余熱帶走。另外，為保持塔的操作穩(wěn)定性，流程中除用泵直接送入塔原料外也可采用高位槽送料，以免受

18、泵操作波動的影響。塔頂冷凝裝置可采用全凝器、分凝器全凝器兩種不同的設(shè)置。工業(yè)上以采用全凝器為主，以便于準(zhǔn)確地控制回流比。塔頂分凝器對上升蒸汽有一定的增濃作用，若后繼裝置使用氣態(tài)物料，則宜用分凝器。總之，確定流程時要較全面、合理地兼顧設(shè)備、操作費(fèi)用、操作控制及安全諸因素。1.2.2操作壓力的選擇 精餾過程按操作壓力不同，分為常壓精餾、減壓精餾和加壓精餾。本實(shí)驗(yàn)采用的是常壓精餾。1.2.3進(jìn)料熱狀況的選擇精餾操作有五種進(jìn)料熱狀況，進(jìn)料熱狀況不同，影響塔內(nèi)各層塔板的氣、液相負(fù)荷。工業(yè)上多采用接近泡點(diǎn)液體進(jìn)料和飽和液體（泡點(diǎn)）進(jìn)料，通常用釜?dú)堃侯A(yù)熱原料。若工藝要求減少釜塔的加熱量，以避免釜溫過高，料液

19、產(chǎn)生聚合或結(jié)焦，則應(yīng)采用氣態(tài)進(jìn)料。1.2.4加熱方式的選擇精餾大多采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器。有時也可采用直接蒸汽加熱，例如精餾釜?dú)堃褐械闹饕M分是水，且在低濃度下輕組分的相對揮發(fā)度較大時宜用直接整齊加熱，其優(yōu)點(diǎn)是可以利用壓力較低的加熱蒸汽以節(jié)省操作費(fèi)用，并省掉間接加熱設(shè)備。但由于直接蒸汽的加入，對釜內(nèi)溶液起一定稀釋作用，在進(jìn)料條件和產(chǎn)品純度、輕組分收率一定的前提下，釜液濃度相應(yīng)降低，故需要在提餾段增加塔板以達(dá)到生產(chǎn)要求。1.2.5回流比的選擇回流比是精餾操作的重要工藝條件，其選擇的原因是使設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)用之和最低。設(shè)計(jì)時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選定回流比，也可參考同類生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)值選定。必要時可選用

20、若干個R值，利用吉利蘭圖（簡捷法）求出對應(yīng)理論板數(shù)N，作出NR曲線，從中找出適宜操作回流比R，也可作出R對精餾操作費(fèi)用的關(guān)系線，從中確定適宜回流比R。1.2.6塔設(shè)備的選取精餾塔是現(xiàn)在化工廠中必不可少的設(shè)備，因此出現(xiàn)了很多種的精餾塔。塔設(shè)備按其結(jié)構(gòu)形式基本可分為兩類：板式塔和填料塔。其中，浮閥塔是內(nèi)置一定數(shù)量的閥，浮閥可根據(jù)氣體的流量自行調(diào)節(jié)開度，可以避免漏夜降低氣速。浮閥塔保留了泡罩塔的操作彈性大的優(yōu)點(diǎn)并且浮閥塔板的生產(chǎn)能力大于泡罩塔板。因此發(fā)展很快。所以做分離苯氯苯的課程選擇了篩板塔。1.3工藝流程及說明38%氯苯原料儲存原料預(yù)熱精餾再沸99.8%氯苯儲存分配冷凝冷卻98%苯儲存冷卻原料預(yù)

21、熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到泡點(diǎn)溫度，然后，原料從進(jìn)料口進(jìn)入到精餾塔中。因?yàn)楸患訜岬脚蔹c(diǎn)，混合物中既有氣相混首先，苯和氯苯的原料混合物進(jìn)入原料罐，在里面停留一定的時間之后，通過泵進(jìn)入合物，又有液相混合物，這時候原料混合物就分開了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相混合物在精餾塔中下降。氣相混合物上升到塔頂上方的冷凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點(diǎn)，其中的液態(tài)部分進(jìn)入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中，停留一定的時間然后進(jìn)入苯的儲罐，而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中，這個過程就叫做回流。液相混合物就從塔底一部分進(jìn)入到塔底產(chǎn)品冷卻器中，一部分進(jìn)入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點(diǎn)溫度重新回到精餾塔。塔里的混合物不斷重復(fù)前

22、面所說的過程，而進(jìn)料口不斷有新鮮原料的加入。最終，完成苯與氯苯的分離。第2章 工藝計(jì)算及主體設(shè)備設(shè)計(jì) 2.1 全塔的物料衡算2.1.1料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品含苯的摩爾分率【6】苯和氯苯的相對摩爾質(zhì)量分別為和2.1.2平均摩爾質(zhì)量2.1.3原料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品的摩爾流率依題給條件：則 2.2塔板數(shù)的確定2.2.1理論塔板數(shù)的求取苯-氯苯物系屬于理想物系，可采用梯級圖解法（M·T法）求取，步驟如下：2.2.1.1 .根據(jù)苯-氯苯的相平衡數(shù)據(jù)，利用泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方程求取依據(jù)，將所得計(jì)算結(jié)果列表如下：溫度，（）8090100110120130131.8苯76010251350176022502840

23、2900氯苯148205293400543719760兩相摩爾分率x10.680.440.260.130.020y10.910.780.610.380.0750 本題中，塔內(nèi)壓力接近常壓（實(shí)際上略高于常壓），而表中所給為常壓下的相平衡數(shù)據(jù)，因?yàn)椴僮鲏毫ζx常壓很小，所以其對平衡關(guān)系的影響完全可以忽略。2.2.1.2 確定操作的回流比7 將上表中數(shù)據(jù)作圖得曲線。在圖上，因，查得，而，。故有：考慮到精餾段操作線離平衡線較近，故取實(shí)際操作的回流比為最小回流比的2倍，即：2.2.1.3 求精餾塔的汽、液相負(fù)荷 2.2.1.4 求操作線方程精餾段操作線：提餾段操作線方程：2.2.1.5 圖解法求理論板層

24、數(shù) 精餾段操作線過q線為提餾段操作線過c和精餾段操作線與q線的交點(diǎn)d 圖2.1 苯-氯苯物系精餾分離理論塔板數(shù)的圖解圖解得 總理論板層數(shù)（包括再沸器）進(jìn)料板位置2.2.2實(shí)際塔板數(shù)2.2.2.1全塔效率選用公式計(jì)算式中的為塔頂與塔底平均溫度下液體的平均粘度操作溫度計(jì)算由曲線可讀出塔頂溫度 進(jìn)料溫度 塔底溫度 塔頂塔底平均溫度 查得此溫度下苯氯苯的飽和蒸氣壓求得此溫度下 2.2.2.2實(shí)際塔板數(shù)（近似取兩段效率相同）精餾段 塊，取6塊提餾段 塊，取12塊總塔板數(shù) +再沸器=6+12+1=19塊2.3 塔的精餾段操作工藝條件及相關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算2.3.1平均壓強(qiáng)取每層塔板壓降為0.8kPa塔頂操作

25、壓力 加料板 平均壓強(qiáng) 2.3.2平均溫度塔頂為80.34，加料板為91.1精餾段平均溫度=85.722.3.3平均分子量塔頂 ，（查平衡曲線）加料板 （查平衡曲線）精餾段平均摩爾質(zhì)量 2.3.4 平均密度2.3.4.1汽相平均密度 2.3.4.2液相平均密度塔頂 由時，純苯氯苯在任何溫度下的計(jì)算【8】 得 進(jìn)料板 由得 進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率 精餾段 2.3.5液體的平均表面張力塔頂：由查手冊得 進(jìn)料板：由查手冊得 精餾段液相平均表面張力 2.3.6 液體的平液均粘度 液相平均粘度依公式計(jì)算塔頂 由查手冊得 進(jìn)料板 由查手冊得 精餾段 2.4 塔的精餾段操作工藝條件及相關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算2.4.

26、1平均壓強(qiáng)取每層塔板壓降為0.8kPa塔底操作壓力：加料板：平均壓強(qiáng)2.4.2平均溫度塔底為131.5，加料板為91.1提餾段平均溫度=111.32.4.3平均分子量塔底 （查平衡曲線）加料板 （查平衡曲線）提餾段平均摩爾質(zhì)量 2.4.4 平均密度2.4.4.1汽相平均密度2.4.4.2液相平均密度塔底 由時，純苯氯苯在任何溫度下的計(jì)算 得 進(jìn)料板：由得 進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率 提餾段：2.5 塔和塔板主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算2.5.1 塔徑2.5.1.1塔徑的計(jì)算【9】精餾段的汽相體積流率精餾段的液相體積流量2.5.1.2按Smith法求取允許的空塔氣速【10】（即泛點(diǎn)氣速）由 式中C由公式其中

27、的由查Smith通用關(guān)聯(lián)圖查取圖的橫坐標(biāo)為初選塔板間距及板上液層高度，則：查Smith通用關(guān)聯(lián)圖得負(fù)荷因子m/s2.5.1.3操作氣速取安全系數(shù)為0.7，則空塔氣速為2.5.1.4 精餾段的塔徑圓整取塔截面積為實(shí)際空塔氣速為2.5.2 精餾塔有效高度的計(jì)算 精餾段有效高度為 提餾段有效高度為 在進(jìn)料板,精餾段，提留段上放開一人孔，其高度為0.7m故精餾塔的有效高度為2.5.3塔板工藝結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)與計(jì)算2.5.3.1 溢流裝置因塔徑故采用單溢流型弓形降液管【12】，凹形受液盤，且不設(shè)進(jìn)口內(nèi)堰。 溢流堰長取 溢流堰高對平直堰;查液體收縮系數(shù)計(jì)算圖，近似取，于是： 降液管的寬度和降液管的面積由查化

28、工原理課程設(shè)計(jì)圖57得，即 液體在降液管內(nèi)的停留時間（滿足要求）降液管的底隙高度（不宜小于0.020.025m，本結(jié)果滿足要求）選用凹形受液盤，深度2.5.3.2 塔板布置邊緣區(qū)寬度與安定區(qū)寬度本設(shè)計(jì)取mm mm開孔區(qū)面積式中 2.5.3.3 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 塔板上的流體力學(xué)驗(yàn)算2.6.1 氣體通過篩板壓降和的驗(yàn)算2.6.1.1 氣體通過干板的壓降式中孔流系數(shù)由查化工原理課程設(shè)計(jì)P115圖5-10得出，2.6.1.2 氣體通

29、過板上液層的壓降式中充氣系數(shù)的求取如下氣體通過有效流通截面積的氣速，對單流型塔板有動能因子?。ㄒ话憧山迫。?2】。2.6.1.3 氣體克服液體表面張力產(chǎn)生的壓降2.6.1.4 氣體通過篩板的壓降（單板壓降）和（滿足工藝要求）2.6.2 液面落差的驗(yàn)算 對于篩板塔，液面落差很小，且本例的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。2.6.3 霧沫夾帶量的驗(yàn)算式中 ，驗(yàn)算結(jié)果表明不會產(chǎn)生過量的霧沫夾帶。2.6.4 漏液的驗(yàn)算漏液點(diǎn)的氣速實(shí)際孔速篩板的穩(wěn)定性系數(shù)（不會產(chǎn)生過量液漏）2.6.5 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苯氯苯屬一般物系，取=0.5，成立，故不會產(chǎn)生液

30、泛。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)。2.7 塔板負(fù)荷性能圖2.7.1 霧沫夾帶線以 式中 將已知數(shù)據(jù)代入上式 （1-1）在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依式（1-1）算出對應(yīng)的值列于下表0.00030.00500.01000.01500.02000.02505.0094.5644.2553.9963.7653.552依據(jù)表中數(shù)據(jù)做出霧沫夾帶線（2)2.7.2 液泛線 由 聯(lián)立得 忽略，將的關(guān)系式代入上式，并整理得式中 故（2-2） 在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依式（2-2）算出對應(yīng)的值列于下表：0.00500.01000.01

31、500.02000.02503.353.09 2.782.651.913依據(jù)表中數(shù)據(jù)做出液泛線（5)2.7.3 液相負(fù)荷上限線 以作為液體在降液管中停留時間的下限，則 （3-3）據(jù)此可做出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線（2)2.7.4 漏液線漏液點(diǎn)氣速整理得 （4-4）在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依式（4-4）算出對應(yīng)的值列于下表：0.00030.00500.01000.01500.02000.02500.8850.9681.0211.0641.1011.134依據(jù)表中數(shù)據(jù)做出漏液線（1)2.7.5 液相負(fù)荷下限線取平直堰堰上液層高度m， （5-5）據(jù)此可做出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限

32、線(3) 在負(fù)荷性能圖上做出操作點(diǎn)A（）即（0.00289，1.968）連接OA即操作線。在操作性能圖上作出操作線，算出操作彈性由圖看出：1. 塔板的氣相負(fù)荷上限有霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制；2. 任務(wù)規(guī)定的氣，液相負(fù)荷下的操作點(diǎn)A，處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置；3. 操作彈性為4.962.8 精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總一覽表精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總一覽表項(xiàng) 目符 號單 位計(jì) 算 結(jié) 果精餾段提餾段平均壓強(qiáng)PmkPa107.4114.91平均溫度tm85.72111.3平均流量氣相m3/s1.968液相m3/s0.00289實(shí)際塔板數(shù)塊612板間距m0.450.45塔段的有效高度Zm25.7

33、塔徑Dm1.61.6空塔氣速um/s0.979塔板液流型式單流型單溢流溢流裝置溢流管型式弓形弓形堰長m1.121.12堰高m0.04740.0474溢流堰寬度m0.24160.2416底隙高度m0.04140.0414板上清液層高度m0.0600.060孔間距mm1515孔數(shù)n個68766876開孔面積A0m21.33941.3394篩孔氣速m/s14.5414.54塔板壓降kPa0.8000.8第3章 精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 封頭以內(nèi)徑為公稱直徑，查【13】得封頭曲面高度,直邊高度故 3.2 塔底空間 塔底空間 (發(fā)揮空間)（一般取0.20.5m） 帶入數(shù)據(jù)得 3.3 人孔人孔是安裝或檢修人

34、員進(jìn)出塔體的唯一通道，人孔的設(shè)置應(yīng)便于工作人員進(jìn)入任何一層塔板。由于設(shè)置人孔處的板間距較大，應(yīng)等于或大于600 mm【14】，一般每隔68層塔板設(shè)一人孔。人孔直徑一般為450550mm本塔有18塊塔板，設(shè)置人孔數(shù)為3 分別置于塔釜一個，塔頂一個，進(jìn)料口那層（從上數(shù)第67層塔板之間）一個。人孔直徑選為500mm。塔體上采用垂直吊蓋人孔，設(shè)有人孔處的板間距為 3.4塔頂空間 3.5 裙座 裙座高度為1.48 基礎(chǔ)環(huán)尺寸的確定 3.6 塔總體高度設(shè)計(jì)塔總體高度設(shè)計(jì)計(jì)算公式為 式中 H塔高，m；實(shí)際塔板數(shù)； 進(jìn)料板數(shù)； 進(jìn)料板數(shù)板間距，m； 設(shè)人孔處的板間距，m；塔底空間高度，m； 塔頂空間高度，m；

35、 封頭高度，m；第4章 附屬設(shè)備設(shè)計(jì)4.1接管4.1.1 塔頂蒸汽出料管 對其出料管的基本要求是：盡可能減少霧沫夾帶，以降低液體物料的損失，故采用直管出料。本塔頂蒸汽出料管為塔頂冷凝器的進(jìn)口管，常壓操作 取 則 4.1.2 回流管 回流的方式一般有兩種，直管回流和彎管回流。本設(shè)計(jì)采用直管強(qiáng)制回流。 強(qiáng)制回流時： 取 則 4.1.3 進(jìn)料管 進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型有很多，其中直管進(jìn)料方便，而且阻力小，故采用直管進(jìn)料。 進(jìn)料方式有多種，由泵直接進(jìn)料操作方便且容易調(diào)節(jié)流量，但波動較大，本設(shè)計(jì)量較大，采用泵直接進(jìn)料。取 則 4.1.4 塔釜出料管 塔底的液體出料管一般有直管出料和經(jīng)過裙座的彎管出料，本塔的塔

36、徑較大，宜采用直管出料。該塔的出料管即為塔底再沸器的進(jìn)口管。塔釜出料進(jìn)再沸器 取 則 4.1.5 塔釜進(jìn)氣管 對塔釜進(jìn)氣管的基本要求是：避免液體淹沒氣體通道，盡量使氣體沿塔的橫截面分布均勻，本設(shè)計(jì)采用帶有斜切口的直管進(jìn)氣，斜切口可改善氣體的分布狀況。 該塔的進(jìn)氣管即為塔底再沸器的出口管。 取 則 4.2 換熱器的設(shè)計(jì)4.2.1設(shè)計(jì)任務(wù)處理能力：5t/a氯苯的后工序處理的預(yù)熱設(shè)備型式：固定管板式換熱器操作條件：進(jìn)料溫度60，出口溫度91.1 循環(huán)水蒸汽入口溫度130，出口溫度130 允許壓降不大于Pa 每年按300天計(jì)算，每天24小時連續(xù)運(yùn)行4.2.2確定物性數(shù)據(jù)定性溫度:可取流體進(jìn)出口溫度的平

37、均值。殼程水蒸氣的定性溫度為 T=130管程原料的定性溫度 T=75.5根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。苯在75.55下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下密度 定壓比熱容13 導(dǎo)熱系數(shù) 0.1285粘度 氯苯在75.55下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下密度 定壓比熱容【13】 導(dǎo)熱系數(shù) 0.122粘度 0. 故原料液在75.55下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下密度 定壓比熱容13 導(dǎo)熱系數(shù) 粘度 循環(huán)水蒸氣在130下的物性數(shù)據(jù)密度 定壓比熱容 導(dǎo)熱系數(shù) 粘度 4.2.3計(jì)算總傳熱系數(shù)熱流量=18874=.8循環(huán)水蒸汽用量=平均傳熱溫差91.1-60=31.1總傳熱系數(shù)K管程傳熱系數(shù)=23537=0.02353.5

38、3假設(shè)殼程傳熱系數(shù)：2900.0.管壁的導(dǎo)熱系數(shù):45=233.75計(jì)算傳熱面積34.76考慮15%的面積裕度：404.2.4工藝結(jié)構(gòu)尺寸管徑和管內(nèi)流速選用傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速0.5；管程數(shù)和傳熱管數(shù)依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) (根)按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長度為按單程管設(shè)計(jì)，傳熱管過長，宜采用多管程結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)取傳熱管長，則該換熱器管程數(shù)傳熱管總根數(shù) (根)傳熱管排列和分程方法采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。取管心距，則：橫過管束中心線的管數(shù)(根)殼體內(nèi)徑采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率，則殼體內(nèi)徑為：345.5圓整后可取350mm.折流板采用弓形

39、折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為,取折流板間距B=0.3D,則B=0.387.5=105mm,可取B為100mm.折流板數(shù) （塊）折流板圓缺面水平裝配。結(jié)論 本次設(shè)計(jì)的題目是年產(chǎn)5萬噸氯苯的后工序工藝設(shè)計(jì)。作為本設(shè)計(jì)的主設(shè)備-精餾塔，我選擇的是篩板塔，經(jīng)過精餾氯苯的摩爾含量最終達(dá)到了99.8%，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。經(jīng)過計(jì)算，精餾塔的操作回流比很高，達(dá)到了4.96。在完成任務(wù)的同時，設(shè)計(jì)的精餾塔能耗低、壓降小、操作彈性大，說明此精餾塔是比較令人滿意的。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我有了很多收獲。首先，通過這一次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步鞏固和加深了所學(xué)的基本理論、基本概念和基本知

40、識，培養(yǎng)了自己分析和解決與本課程有關(guān)的具體原理所涉及的實(shí)際問題的能力。對化工原理設(shè)計(jì)有了更加深刻的理解，為以后工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而且，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程，最終完美的實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目的，大家都收益匪淺，也對這次經(jīng)歷難以忘懷。其次通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對板式塔的工作原理有了初步詳細(xì)精確話的了解，加深了對設(shè)計(jì)中所涉及到的一些力學(xué)問題和一些有關(guān)應(yīng)力分析、強(qiáng)度設(shè)計(jì)基本理論的了解。使我們重新復(fù)習(xí)了所學(xué)的專業(yè)課，學(xué)習(xí)了新知識并深入理解，使之應(yīng)用于實(shí)踐，將理論知識靈活化，這都將為我以后參加工作實(shí)踐有很大的幫助。非常有成就感，培養(yǎng)了很深的學(xué)習(xí)興趣。在此次設(shè)計(jì)的全過程中，我們達(dá)到了最初的目的，對化工原理有了較深入的認(rèn)

41、識，對化工設(shè)備的設(shè)計(jì)方面的知識有了較全面的認(rèn)識，熟悉了板式塔設(shè)計(jì)的全過程及工具用書。我去圖書館查閱了這方面的有關(guān)書籍并上了一些網(wǎng)站檢索了相關(guān)內(nèi)容，從中學(xué)到了很多知識，受益匪淺。 參考文獻(xiàn)1化學(xué)工程手冊編輯委員會化學(xué)工程手冊氣液傳質(zhì)設(shè)備北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1989.50-300.2化工設(shè)備技術(shù)全書編輯委員會. 化工設(shè)備全書塔設(shè)備.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1998.3 路秀林，王者相等塔設(shè)備北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.158-200.4程德林 溶劑手冊M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.5 邵惠鶴.精餾設(shè)計(jì)、操作和控制.北京:中國石化出版社.2002.20-300.6 劉光啟，馬連湘等編化

42、學(xué)化工物性參數(shù)手冊 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.200-260.7天津大學(xué)化工原理教研室 .化工原理課程設(shè)計(jì)M，天津：天津大學(xué)出版社，2002.8 張宇英, 張克武分子熱力學(xué)性質(zhì)手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社. 2002.239.9 潘國昌,郭慶豐 .化工設(shè)備設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社.2000.60-99.10姚玉英. 化工原理M.天津：天津大學(xué)出版社.1999.11 柴誠敬等化工原理（上冊）北京：高等教育出版社.2006.226-270.12 柴誠敬等化工原理（下冊）北京：高等教育出版社.2006.87-161.13 王立業(yè)，喻健良等化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ).大連：大連理工大學(xué)出版社.2006.67-140.14 天津大學(xué)主編.化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ).天津:天津大學(xué)出版社.2000 .61-85.15王明輝 化工單元過程課程設(shè)計(jì)M,北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2002.16朱思明 ,湯出甫. 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)M，上海：華東理工大學(xué)出版社.1