年產(chǎn)100000噸DMC項(xiàng)目產(chǎn)品精餾塔的設(shè)計(jì)

第一部分設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.1.1題目：年產(chǎn)100000tDMC項(xiàng)目產(chǎn)品精餾塔的設(shè)計(jì)。1.1.2原始數(shù)據(jù)：（1）、DMC-鄰二甲苯混合液，流量為DMC154.71kmol/h，鄰二甲苯1168.26kmol/h，以及極少量的甲醇，溫度131.7（2）、產(chǎn)品：餾出液含DMC99.99%（質(zhì)量分率，下同），溫度90.2℃，摩爾流量154.71（3）、生產(chǎn)能力：年產(chǎn)DMC（指餾出液）100000t；（4）、熱源條件：加熱蒸汽為低壓飽和水蒸汽；（5）、冷卻介質(zhì)：101.1.3任務(wù)：（1）、精餾塔的工藝設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：選定塔板型、確定塔徑、塔板數(shù)、塔高及進(jìn)料板位置，選擇塔板的結(jié)構(gòu)型式、確定塔板的構(gòu)造尺寸，進(jìn)行塔板流體力學(xué)的計(jì)算（包括板塔壓降，淹塔校核及霧沫夾帶量校核等）；（2）、作出塔的操作性能圖，計(jì)算塔的操作彈性；（3）、確定與塔身相連的各種管路的直徑；（4）、計(jì)算全塔裝置所用的蒸汽量和冷卻水量，確定每個(gè)換熱器的傳熱面積并進(jìn)行選型。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)簡(jiǎn)述本設(shè)計(jì)的題目是年產(chǎn)50000tDMC項(xiàng)目產(chǎn)品精餾塔的設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)一個(gè)精餾塔用來(lái)分離DMC和碳酸乙烯酯，采用連續(xù)操作方式，選用F1型浮閥塔板（重閥）。之所以選擇浮閥塔，是因?yàn)樗扰菡炙秃Y板塔具有更為優(yōu)越的特點(diǎn)：（1）、生產(chǎn)能力大，由于塔板上浮閥安排比較緊湊，其開(kāi)孔面積大于泡罩塔板，生產(chǎn)能力比泡罩塔板大20%～40%，與篩板塔接近。（2）、操作彈性大，由于閥片可以自由升降以適應(yīng)氣量的變化，因此維持正常操作而允許的負(fù)荷波動(dòng)范圍比篩板塔，泡罩塔都大。（3）、塔板效率高，由于上升氣體從水平方向吹入液層，故氣液接觸時(shí)間較長(zhǎng)，而霧沫夾帶量小，塔板效率高。（4）、氣體壓降及液面落差小，因氣液流過(guò)浮閥塔板時(shí)阻力較小，使氣體壓降及液面落差比泡罩塔小。（5）、塔的造價(jià)較低，浮閥塔的造價(jià)是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的50%～80%，但是比篩板塔高20%～30%。

第二部分流程及方案論證2.1流程說(shuō)明首先，從前一工序（萃取塔）出來(lái)的混合物以泡點(diǎn)溫度從進(jìn)料口進(jìn)入到精餾塔中。因被加熱到泡點(diǎn)，混合物為飽和液體，在提餾段下降，和上升的氣相接觸、傳質(zhì)及分離，氣相混合物上升到塔頂上方的冷凝器中被冷凝為飽和液體，部分作為產(chǎn)品流進(jìn)入產(chǎn)品冷卻器被冷卻至規(guī)定溫度，另一部分回流到精餾塔。塔釜混合物就從塔底一部分進(jìn)入到釜液冷卻器中，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)前面所說(shuō)的過(guò)程，而進(jìn)料口不斷有新鮮混合液料加入。最終，完成DMC和鄰二甲苯的分離。2.2方案說(shuō)明及論證2.2.1操作壓力精餾操作可在常壓，加壓，減壓下進(jìn)行。應(yīng)該根據(jù)物料的性質(zhì)、技術(shù)上的可行性及經(jīng)濟(jì)上的合理性來(lái)確定操作壓力。對(duì)于熱敏感物料和高沸點(diǎn)物料，可采用減壓操作；對(duì)于沸點(diǎn)低、常壓下為氣態(tài)的物料，必須在加壓下進(jìn)行。本次設(shè)計(jì)DMC-鄰二甲苯為一般物料，在常壓下便有較大的相對(duì)揮發(fā)度，可滿足分離要求，從經(jīng)濟(jì)技術(shù)等方面考慮，本設(shè)計(jì)采用常壓操作。2.2.2進(jìn)料狀況因進(jìn)料為萃取塔的釜液，已被加熱到泡點(diǎn)溫度，故直接采用泡點(diǎn)進(jìn)料，即q=1。2.2.3加熱方式精餾釜的加熱方式一般采用間接加熱方式，若塔底產(chǎn)物基本上就是水，而且在濃度極稀時(shí)溶液的相對(duì)揮發(fā)度較大。便可以直接采用直接接加熱。直接蒸汽加熱的優(yōu)點(diǎn)是：可以利用壓力較低的蒸汽加熱，在釜內(nèi)只需安裝鼓泡管，不需安裝龐大的傳熱面，這樣，操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均可節(jié)省一些，然而，直接蒸汽加熱，由于蒸汽的不斷涌入，對(duì)塔底溶液起了稀釋作用，在塔底易揮發(fā)物損失量相同的情況下。塔釜中易于揮發(fā)組分的濃度應(yīng)較低，因而塔板數(shù)稍微有增加。但對(duì)有些物系。當(dāng)殘液中易揮發(fā)組分濃度低時(shí)，溶液的相對(duì)揮發(fā)度大，容易分離故所增加的塔板數(shù)并不多，此時(shí)采用間接蒸汽加熱是合適的。因本設(shè)計(jì)的精餾塔是用于分離DMC和鄰二甲苯，不符合直接蒸汽加熱的條件，故采用間接加熱方式。2.2.4冷凝方式精餾操作的冷凝方式有全冷凝和分冷凝之分，本設(shè)計(jì)采用全冷凝。2.2.5回流狀態(tài)及方式回流狀態(tài)有泡點(diǎn)回流和冷液回流，本設(shè)計(jì)采用泡點(diǎn)回流。回流方式可用泵強(qiáng)制回流也可利用重力回流，因回流量不大，故采用重力回流。

第三部分工藝計(jì)算3.1精餾塔的物料衡算根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，進(jìn)料中DMC的摩爾流量為154.71kmol/h，鄰二甲苯的摩爾流量為1168.26kmol/h，產(chǎn)品中DMC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.99%，產(chǎn)品流量為154.71kmol/h，產(chǎn)品中DMC的摩爾分?jǐn)?shù)為：產(chǎn)品中DMC的摩爾流量為鄰二甲苯的摩爾流量為釜液中DMC的摩爾流量為鄰二甲苯的摩爾流量為釜液總摩爾流量為3.2回流比的確定3.2.1計(jì)算最小回流比應(yīng)用Aspen軟件DSTWU塔模擬該精餾塔，數(shù)據(jù)如圖3-1所示：圖3-1DSTWU塔模擬萃取劑回收塔數(shù)據(jù)結(jié)果因此可以得出該精餾塔的最小回流比Rm=2.22;3.2.2確定回流比考慮到精餾塔的分離能力和成本，適宜的回流比應(yīng)滿足R=（1.1-2.0）Rm，為確定合適的回流比，用Aspen對(duì)該塔進(jìn)行了模擬優(yōu)化。以塔頂DMC產(chǎn)品的摩爾流量為因變量，回流比為自變量。應(yīng)用靈敏度分析方法，其結(jié)果如圖3-2所示：圖3-2萃取劑回收塔回流比分析由上圖可見(jiàn)，回流比選4.5較為合適。3.3理論塔板數(shù)的確定為確定理論塔板數(shù)及進(jìn)料板位置，用Aspen對(duì)塔進(jìn)行了模擬優(yōu)化。以塔頂DMC產(chǎn)品的摩爾流量為因變量，塔板理論級(jí)數(shù)為自變量。應(yīng)用靈敏度分析方法，其結(jié)果如圖3-3所示：圖3-3萃取劑回收塔理論級(jí)數(shù)分析由上圖可見(jiàn)，萃取劑回收塔的理論級(jí)數(shù)為25，即理論塔板數(shù)為23塊。進(jìn)料塔板的確定以塔頂DMC產(chǎn)品的摩爾流量為因變量，理論進(jìn)料級(jí)數(shù)為自變量。應(yīng)用靈敏度分析方法，其結(jié)果如圖3-4所示：

圖3-4萃取劑回收塔進(jìn)料塔板分析由上圖可見(jiàn)，物料在第10級(jí)進(jìn)料較為合適，即在第9塊塔板進(jìn)料。3.4實(shí)際塔板數(shù)的確定3.4.1平均溫度的選取及相對(duì)揮發(fā)度和黏度的計(jì)算塔頂氣相組成yD=xD=0.9999，由Aspen軟件模擬出的塔頂溫度為90.2塔底液相組成xB=0.0018，由Aspen軟件模擬出的塔底溫度為144.28塔頂、塔底平均溫度為在此平均溫度下查得DMC黏度為0.308mPa.s，鄰二甲苯的黏度為0.299mPa.s，以進(jìn)料組成計(jì)算液體黏度：3.4.2塔板效率的估算由奧康奈爾效率關(guān)聯(lián)式得由于該關(guān)聯(lián)式是根據(jù)老式工業(yè)塔及試驗(yàn)塔數(shù)據(jù)作關(guān)聯(lián)的，因此，對(duì)于浮閥塔，總板效率要適當(dāng)提高，本設(shè)計(jì)取。3.4.3實(shí)際塔板數(shù)和進(jìn)料板位置的確定實(shí)際塔板數(shù)為精餾段所需的塔板數(shù)為，故應(yīng)在第19塊塔板進(jìn)料。

第四部分塔板主要尺寸的設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)參數(shù)本設(shè)計(jì)以塔頂和進(jìn)料參數(shù)的平均值作精餾段的設(shè)計(jì)依據(jù)，以塔底和進(jìn)料參數(shù)的平均值作提餾段的設(shè)計(jì)依據(jù)。查DMC-鄰二甲苯系統(tǒng)相圖及T-xy圖可得塔頂、進(jìn)料、塔底氣液組成及溫度如表4-1：表4-1塔頂、進(jìn)料、塔底氣液組成表項(xiàng)目塔頂進(jìn)料塔底氣相摩爾分?jǐn)?shù)%99.9937.341.29液相摩爾分?jǐn)?shù)%99.9911.640.33氣相平均分子量90.01100.03105.79液相平均分子量90.06105.81105.95溫度℃90.21131.67144.284.1.1氣液相平均密度的計(jì)算精餾段：精餾段的平均溫度為：精餾段氣相平均摩爾組成：氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量精餾段的氣相平均密度為在精餾段平均溫度110.94℃下，查得DMC密度為946.3kg/m3，鄰二甲苯密度為793kg/m精餾段液相平均摩爾組成：液相平均質(zhì)量組成為則精餾段液相平均密度為提餾段：提餾段的平均溫度為：提餾段氣相平均摩爾組成：氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量提餾段的氣相平均密度為在提餾段平均溫度137.98℃下，查得DMC密度為901.6kg/m3，鄰二甲苯密度為777.3kg提餾段液相平均摩爾組成：液相平均質(zhì)量組成為則提餾段液相平均密度為4.1.2氣液相平均質(zhì)量流量的計(jì)算產(chǎn)品質(zhì)量流量為：進(jìn)料的質(zhì)量流量為：精餾段液相平均摩爾組成：x=0.5582精餾段液相平均分子量提餾段液相平均摩爾組成：x=0.0599提餾段液相平均分子量前已求得精餾段氣相平均分子量，提餾段氣相平均分子量，產(chǎn)品平均分子量，進(jìn)料平均分子量為精餾段液相平均質(zhì)量流量可由下式求得：提餾段液相平均質(zhì)量流量可由下式求得：精餾段氣相平均質(zhì)量流量可由下式求得：提餾段氣相平均質(zhì)量流量可由下式求得：4.1.3氣液相平均體積流量的計(jì)算精餾段：液相平均體積流量氣相平均體積流量提餾段：液相平均體積流量氣相平均體積流量4.1.4液體表面張力的計(jì)算表面張力可由下式計(jì)算：式中：精餾段：在精餾段平均溫度110.94℃下查得DMC和鄰二甲苯的表面張力為分別為：17.40mN/m，20.80根據(jù)以上各式可以算得精餾塔液相平均表面張力為18.83mN/m。提餾段：在提餾段平均溫度137.98℃下查得DMC和鄰二甲苯的表面張力為分別為：14.05mN/m，18.08根據(jù)以上各式可以算得提餾塔液相平均表面張力為17.88mN/m。根據(jù)上述計(jì)算，將結(jié)果匯總于表4-2，該表將作為塔板設(shè)計(jì)的依據(jù)。表4-2精餾段、提餾段物料性質(zhì)項(xiàng)目精餾段提餾段液相平均密度kg/m3865.55782.84氣相平均密度kg/m33.023.05液相平均體積流量m3/s0.02170.0754氣相平均體積流量m3/s7.44377.9869液相平均表面張力mN/m18.8317.884.2塔板設(shè)計(jì)4.2.1板間距的選取和塔徑的確定精餾段：對(duì)常壓塔，板上液層高度一般取為0.05~0.1m，本設(shè)計(jì)精餾段取，初選板間距，則。動(dòng)能參數(shù)由史密斯關(guān)聯(lián)圖可查得，則最大允許氣速取安全系數(shù)為0.7，則空塔氣速為塔徑由下式計(jì)算按塔徑標(biāo)準(zhǔn)圓整為3.2m，此處D和關(guān)系與HT經(jīng)驗(yàn)關(guān)系相符，故計(jì)算合理。精餾段塔橫截面積實(shí)際空塔氣速，其值在安全氣速范圍內(nèi)，故設(shè)計(jì)合理。提餾段：對(duì)常壓塔，板上液層高度一般取為0.05~0.1m，本設(shè)計(jì)提餾段取，初選板間距，則。動(dòng)能參數(shù)由史密斯關(guān)聯(lián)圖可查得，則最大允許氣速取安全系數(shù)為0.7，則空塔氣速為塔徑由下式計(jì)算按塔徑標(biāo)準(zhǔn)圓整為3.7m，此處D和關(guān)系與HT經(jīng)驗(yàn)關(guān)系相符，故計(jì)算合理。精餾段塔橫截面積實(shí)際空塔氣速，其值在安全氣速范圍內(nèi)，故設(shè)計(jì)合理。4.2.2精餾段：根據(jù)精餾段塔板直徑D=3.2m，故采用分塊式單溢流塔盤(pán)，選用弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰。（1）堰長(zhǎng)依經(jīng)驗(yàn)，對(duì)單溢流一般取為（0.6~0.8）D。本設(shè)計(jì)選由，弓形降液管寬帶和面積，可用弓形降液管的寬度與面積圖求取。查圖得，，，則（2）出口堰采用平直堰，則堰上液層高度可按修正的弗蘭西斯經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算由液流收縮系數(shù)計(jì)算圖查得E=1.04故取堰高（3）降液管底隙高度降液管底隙高度可由下式進(jìn)行選?。杭唇狄汗艿紫陡叨鹊陀诔隹谘吒叨?mm即可保證降液管液封。提餾段：采用分塊單溢流塔盤(pán)，選用弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰，出口堰取平直堰（1）堰長(zhǎng)依經(jīng)驗(yàn)，對(duì)單溢流一般取為（0.6~0.8）D。本設(shè)計(jì)選由，弓形降液管寬帶和面積，可用弓形降液管的寬度與面積圖求取。查圖得，，，則（2）出口堰采用平直堰，則堰上液層高度可按修正的弗蘭西斯經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算由液流收縮系數(shù)計(jì)算圖查得E=1.04故取堰高（3）降液管底隙高度降液管底隙高度可由下式進(jìn)行選?。杭唇狄汗艿紫陡叨鹊陀诔隹谘吒叨?mm即可保證降液管液封。4.3塔板布置及浮閥數(shù)目與排列精餾段和提餾段的浮閥均采用F1型重閥，其標(biāo)準(zhǔn)孔徑為39mm。精餾段：閥孔數(shù)取閥孔動(dòng)能因子，用下式可求孔速即每層塔板上的浮閥數(shù)可由下式求得：已知浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，其高取，取邊緣區(qū)寬度，兩邊安定區(qū)寬度均為式中所以孔心距取t=85mm具體排列如圖4-1所示，共安排浮閥個(gè)數(shù)為N=1084個(gè)圖4-1精餾段閥孔排列示意圖故實(shí)際閥孔中的氣體速度為閥孔動(dòng)能因數(shù)為故塔板開(kāi)孔率=提餾段：閥孔數(shù)取閥孔動(dòng)能因子，用下式可求孔速即每層塔板上的浮閥數(shù)可由下式求得：已知浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，其高取，取邊緣區(qū)寬度，兩邊安定區(qū)寬度均為式中所以孔心距取t=106具體排列如圖4-1所示，共安排浮閥個(gè)數(shù)為N=1168個(gè)圖4-2提餾段閥孔排列示意圖故實(shí)際閥孔中的氣體速度為閥孔動(dòng)能因數(shù)為故塔板開(kāi)孔率=

第五部分塔板流體力學(xué)性能驗(yàn)算5.1精餾段流體力學(xué)性能驗(yàn)算5.1.1阻力計(jì)算塔板阻力包括干板阻力hc，板上充氣液層阻力hl和液體表面張力所造成的阻力，即干板阻力：由下式求得臨界孔速因，故板上充氣液層阻力：由于液體表面張力所造成的阻力很小，可忽略不計(jì)，及故塔板阻力為單板壓降為由此可見(jiàn)，塔板壓降較小，符合設(shè)計(jì)要求5.1.2淹塔校核為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清夜層高度，可由下式計(jì)算前已經(jīng)設(shè)定板上液層高度，并計(jì)算得到因塔板上不設(shè)進(jìn)口堰，故通過(guò)降液管的壓頭損失可按照下式計(jì)算則又因?yàn)樵O(shè)定板間距HT=0.45m及求得hw=0.0則因，故符合防止淹塔要求5.1.3霧沫夾帶校核對(duì)于浮閥塔塔板的霧沫夾帶量的計(jì)算可用間接法，通常用操作時(shí)的空塔氣速與發(fā)生液泛時(shí)的空塔氣速的比值及泛點(diǎn)率作為估算霧沫夾帶量的指標(biāo)。泛點(diǎn)率計(jì)算如下：該系統(tǒng)可取物性系數(shù)k=1.0，同時(shí)由泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)圖查得泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)CF=0.118，則泛點(diǎn)率=對(duì)于直徑在0.9m以上的塔，泛點(diǎn)率<80%即可保證霧沫夾帶量達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)，及的要求。根據(jù)上式計(jì)算出來(lái)的泛點(diǎn)率在80%以下，故可知霧沫夾帶量符合要求。5.1.4液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間的校核由式即液體在降液管內(nèi)停留的時(shí)間超過(guò)（3~5）s，故不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的氣泡夾帶。5.1.5漏液校核根據(jù)動(dòng)能因子的計(jì)算的F0=10>6，故不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的漏液現(xiàn)象。5.2提餾段流體力學(xué)性能驗(yàn)算5.2.1阻力計(jì)算塔板阻力包括干板阻力hc，板上充氣液層阻力hl和液體表面張力所造成的阻力，即干板阻力：由下式求得臨界孔速因，故板上充氣液層阻力：由于液體表面張力所造成的阻力很小，可忽略不計(jì)，及故塔板阻力為單板壓降為由此可見(jiàn)，塔板壓降較小，符合設(shè)計(jì)要求5.2.2淹塔校核為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清夜層高度，可由下式計(jì)算前已經(jīng)設(shè)定板上液層高度，并計(jì)算得到因塔板上不設(shè)進(jìn)口堰，故通過(guò)降液管的壓頭損失可按照下式計(jì)算則又因?yàn)樵O(shè)定板間距HT=0.45m及求得hw=0.0則因，故符合防止淹塔要求5.2.3霧沫夾帶校核對(duì)于浮閥塔塔板的霧沫夾帶量的計(jì)算可用間接法，通常用操作時(shí)的空塔氣速與發(fā)生液泛時(shí)的空塔氣速的比值及泛點(diǎn)率作為估算霧沫夾帶量的指標(biāo)。泛點(diǎn)率極低如下：該系統(tǒng)可取物性系數(shù)k=1.0，同時(shí)由泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)圖查得泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)CF=0.118則泛點(diǎn)率=對(duì)于直徑在0.9m以上的塔，泛點(diǎn)率<80%即可保證霧沫夾帶量達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)，及的要求。根據(jù)上式計(jì)算出來(lái)的泛點(diǎn)率在80%以下，故可知霧沫夾帶量符合要求。5.2.4液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間的校核由式即液體在降液管內(nèi)停留的時(shí)間超過(guò)3s，故不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的氣泡夾帶。5.2.5漏液校核根據(jù)閥孔動(dòng)能因子的計(jì)算的F0=10>6，故不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的漏液現(xiàn)象。

第六部分塔板負(fù)荷性能圖6.1精餾段塔板負(fù)荷性能圖（1）極限霧沫夾帶線取泛點(diǎn)率=80%作為極限霧沫夾帶線計(jì)算基準(zhǔn)。根據(jù)下式得，泛點(diǎn)率=整理得由上式可知霧沫夾帶線為一直線，任取兩點(diǎn)變可在操作性能圖上畫(huà)出。如表6-1所示：表6-1精餾段霧沫夾帶線上任意兩點(diǎn)，0.0020.004，10.94810.817（2）液泛線前面算得液泛時(shí)，有，即整理得，取若干點(diǎn)可算出相應(yīng)的及，便可在性能圖畫(huà)出液泛線，取點(diǎn)如表6-2所示：表6-2精餾段液泛線上任意兩點(diǎn)0.020.041.472.74降液管液相負(fù)荷上限線取3s作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，求出的液體體積流量值即為液相負(fù)荷上限線。液相下限線對(duì)于平直堰，堰上液層高度可由下式求得為保證精餾操作能穩(wěn)定進(jìn)行，要求，通常用6mm作為下限而求得液相下限把及相關(guān)數(shù)據(jù)代入上式得，解得，氣相負(fù)荷下限線對(duì)于F1型重閥，可取作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，求出氣相負(fù)荷下限值。F1型重閥的孔徑為39mm，故氣相負(fù)荷下限值為操作線操作線方程的斜率為故操作線方程為根據(jù)上式取任意兩點(diǎn)在性能圖上作出操作線。取點(diǎn)如表6-3表所示：表6-3精餾段操作線上的任意兩點(diǎn)，0.0020.004，0.6861.372由以上的計(jì)算結(jié)果，作出的精餾段的操作性能圖如圖6-1所示：

圖6-1精餾段的操作性能圖由圖可知，霧沫夾帶線控制著氣相上限，且操作點(diǎn)位于較中間的位置，能在較大的范圍內(nèi)穩(wěn)定操作讀圖可知，氣相上限點(diǎn)為2.5，氣相下限點(diǎn)為0.838故操作彈性為2.5/0.838=2.98，符合要求。6.2提餾段塔板負(fù)荷性能圖（1）極限霧沫夾帶線取泛點(diǎn)率=80%作為極限霧沫夾帶線計(jì)算基準(zhǔn)。根據(jù)下式得，泛點(diǎn)率=整理得由上式可知霧沫夾帶線為一直線，任取兩點(diǎn)變可在操作性能圖上畫(huà)出。如表6-4所示表6-4提餾段霧沫夾帶線上任意兩點(diǎn)，0.030.07，12.199.74（2）液泛線前面算得液泛時(shí)，有，即整理得，取任意兩點(diǎn)可以在性能圖中畫(huà)出液泛線。取點(diǎn)如表6-5所示：表6-5提餾段液泛線上任意兩點(diǎn)，0.010.015，11.1810.70降液管液相負(fù)荷上限線取3s作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，求出的液體體積流量值即為液相負(fù)荷上限線。液相下限線對(duì)于平直堰，堰上液層高度可由下式求得為保證精餾操作能穩(wěn)定進(jìn)行，要求，通常用6mm作為下限而求得液相下限把及相關(guān)數(shù)據(jù)代入上式得，解得，氣相負(fù)荷下限線對(duì)于F1型重閥，可取作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，求出氣相負(fù)荷下限值。F1型重閥的孔徑為39mm，故氣相負(fù)荷下限值為操作線操作線方程的斜率為故操作線方程為根據(jù)上式取任意兩點(diǎn)在性能圖上作出操作線。取點(diǎn)如表6-6所示：表6-6提餾段操作線上任意兩點(diǎn)，0.010.015，1.05931.5890由以上的計(jì)算結(jié)果，作出的精餾段的操作性能圖如圖6-2所示：由圖可知，霧沫夾帶線控制著氣相上限，且操作點(diǎn)位于較中間的位置，能在較大的范圍內(nèi)穩(wěn)定操作讀圖可知，氣相上限點(diǎn)為2.30，氣相下限點(diǎn)為0.897故操作彈性為2.30/0.897=2.56，符合要求。

第七部分換熱器選型及蒸汽和冷卻水消耗量7.1換熱器選型以下就本塔所涉及的換熱器包括一個(gè)全凝器、一個(gè)產(chǎn)品冷卻器和一個(gè)再沸器進(jìn)行選型。全凝器全凝器將塔頂90.21℃的蒸汽冷凝為90.21在該溫度下，查得DMC和鄰二甲苯的汽化潛熱分別為373.4KJ/Kg和377.2KJ/Kg，蒸汽中DMC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.9%，故蒸汽的平均汽化潛熱為蒸汽的流量為全凝器的熱負(fù)荷為該值和Aspen模擬結(jié)果極為接近，故計(jì)算正確。采用逆流操作，用冷卻水作冷卻介質(zhì)，其進(jìn)口溫度分別為25℃和35℃，在其平均溫度℃下的比熱容為℃),則冷凝水的消耗量為查得總傳熱系數(shù)在280~680范圍內(nèi)，取K=600W/(m2·℃)，℃則全凝器所需要的換熱面積為型號(hào)可選AES-700-2.5-221.2-3/25-4，材質(zhì)為碳鋼。產(chǎn)品冷卻器產(chǎn)品由90.21℃被冷卻到30℃，在其平均溫度℃下查得DMC和鄰二甲苯的比熱容分別為1.812KJ/(Kg·℃)和1.884KJ/(Kg·℃)。產(chǎn)品中DMC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.99%，則其平均比熱容為KJ/(Kg·℃)產(chǎn)品質(zhì)量流量為冷卻器的熱負(fù)荷為該結(jié)果與Aspen模擬結(jié)果1521288KJ/h較為接近，故計(jì)算正確。25℃和35℃，水中其平均溫度℃下的比熱容為℃）則冷卻水的消耗量為采用逆流操作，產(chǎn)品走殼程，冷卻水走管程，查得總傳熱系數(shù)K的范圍是280～850W/m2·℃，取K=700W/m2·℃℃，℃℃則冷卻器所需的傳熱面積為型號(hào)可選AES-400-2.5-29.9-2/25-1，材質(zhì)為碳鋼。再沸器塔釜液經(jīng)再沸器加熱，由144.28℃的液體變?yōu)?44.28℃的氣體。因DMC含量很低，其汽化熱可近似為144.28汽化流量為用絕對(duì)壓為，溫度為180℃的低壓飽和水蒸汽作加熱介質(zhì)，氣化潛熱為再沸器的熱負(fù)荷為該值與Aspen模擬結(jié)果30962628KJ/h較為接近，故計(jì)算正確。所以水蒸汽的消耗量為查得K的范圍為2000～4250W/m2·℃，取K=3200W/m2·℃進(jìn)口平均溫差℃?zhèn)鳠崦娣e選取立式熱虹吸再沸器。根據(jù)所需的傳熱面積，型號(hào)為BVS600-2.5-76.0-3/19-6材質(zhì)選取碳鋼。7.2冷卻水及蒸汽用量根據(jù)工藝，全凝器、產(chǎn)品冷卻器用25℃的水作為冷卻介質(zhì)，再沸器用絕對(duì)壓力1Mpa，溫度為180℃前面已經(jīng)算得全凝器的用水量為Kg/h，產(chǎn)品冷卻器用水量為Kg/h，再沸器的蒸汽用量為Kg/h。所以冷卻水的總用量為飽和水蒸汽的用量為產(chǎn)品的產(chǎn)量為每噸產(chǎn)品消耗的冷卻水量為每噸產(chǎn)品消耗的水蒸氣量為

第八部分主要管道尺寸計(jì)算及塔總體結(jié)構(gòu)8.1主要管道的尺寸計(jì)算（1）進(jìn)料管進(jìn)料質(zhì)量流量為，進(jìn)料溫度為131.67℃，根據(jù)Aspen模擬的進(jìn)料的平均密度為：進(jìn)口管道流速在1.5～2.5m/s范圍內(nèi)，取u=2.0m/s，則進(jìn)料管內(nèi)徑為：經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管（GB163-87），規(guī)格為Φ183X6mm管內(nèi)實(shí)際流速為，符合要求。（2）釜液出料管釜液質(zhì)量流量為釜液溫度為144.28℃，根據(jù)Aspen模擬的釜液的平均密度為：取管內(nèi)流速為u=1.0m/s，則釜液出料管內(nèi)徑經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管（GB163-87），規(guī)格為Φ247X8mm管內(nèi)實(shí)際流速為，符合要求?；亓鞴芑亓饕嘿|(zhì)量流量為回流溫度為泡點(diǎn)溫度90.21℃，該溫度下DMC和碳酸乙烯酯的密度分別為973.9Kg/m3和819.9則回流液的平均密度為利用回流泵進(jìn)行回流，則取管內(nèi)流速為u=1.0m/s，則管內(nèi)徑為經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管（GB163-87），規(guī)格為Φ159X6mm管內(nèi)實(shí)際流速為，符合要求。（4）塔頂上升蒸汽管塔頂上升蒸汽的質(zhì)量流量為塔頂溫度為90.21℃,平均分子量為蒸汽密度為根據(jù)參考書(shū)的查閱，低壓蒸汽（絕對(duì)壓力小于0.98MPa）的管道流速為15～25m/s，取u=20m/s,則蒸汽管內(nèi)徑為經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管（GB163-87），規(guī)格為Φ678X14mm管內(nèi)實(shí)際流速為，符合要求。（5）塔釜蒸汽管塔釜蒸汽管中的蒸汽溫度為144.28℃，平均分子量為M平均=蒸汽流量密度為蒸汽的質(zhì)量流量為根據(jù)參考書(shū)的查閱，低壓蒸汽（絕對(duì)壓力小于0.98MPa）的管道流速為15～25m/s，取u=20m/s,則蒸汽管內(nèi)徑為經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管（GB163-87），規(guī)格為Φ733X15mm管內(nèi)實(shí)際流速為，符合要求。8.2塔的附件8.2塔的附件（1）法蘭由于都是在常壓下操作，故所有法蘭采用標(biāo)準(zhǔn)管法蘭。本設(shè)計(jì)采用平焊法蘭，根據(jù)不同的直徑，可選用相應(yīng)的法蘭。進(jìn)料管接管法蘭：②塔釜出液管接管法蘭：③回流管接管法蘭：④塔頂蒸汽管接管法蘭：⑤塔釜蒸汽管接管法蘭：（2）筒體與封頭①筒體由于DMC和碳酸乙烯酯的腐蝕性很小，且均在常壓下操作，對(duì)用材的要求不高，本設(shè)計(jì)選用了碳鋼為筒體材料。根據(jù)塔徑，查《傳熱傳質(zhì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》總附表1得精餾段和提餾段筒體壁厚均可去封頭本設(shè)計(jì)采用了橢圓形封頭，其厚度與相應(yīng)筒體的壁厚相等，即精餾段的封頭為10mm，提留段的為14mm。由精餾段公稱直徑1700mm，查得塔的上封頭曲面高度h1=425mm，直邊高度h2=40mm，內(nèi)表面積F=3.34m2，封頭容積V=0.734m3；由提留段公稱直徑2700mm，查得塔的下封頭曲面高度h1=700mm，直邊高度h2=40mm，內(nèi)表面積F=8.82m2（3）裙座因?yàn)槿棺慕Y(jié)構(gòu)性能好，連接處產(chǎn)生的局部阻力小，所以它是塔設(shè)備的主要支座形式。同時(shí)為了制作方便，本設(shè)計(jì)采用圓筒形裙座。本設(shè)計(jì)采用圓筒形裙座的材料為Q235-B，裙座高度可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行選取，考慮到再沸器，本設(shè)計(jì)去裙座高度Hs=3000mm。吊柱對(duì)于較高的室外無(wú)框架的整體塔，在塔頂安裝吊柱，杜宇補(bǔ)充和更換填料、安裝和拆卸而言既經(jīng)濟(jì)又方便。一般取15m以上的塔物設(shè)吊柱。本設(shè)計(jì)因塔高度要求，故設(shè)計(jì)安裝吊柱。根據(jù)塔徑，可選用吊柱1800Kg，s=1700mm，L=4000mm，H=1200mm，材料為A3人孔對(duì)于塔設(shè)備，一般而言，塔徑小于800mm時(shí)設(shè)置手孔，而塔徑大于800mm時(shí)需要設(shè)置人孔，以便于設(shè)備的檢修。本設(shè)計(jì)中塔的直接大于800mm，故要設(shè)置人孔。根據(jù)實(shí)際與本設(shè)計(jì)的條件相結(jié)合，本設(shè)計(jì)選用常壓人孔（JB577—79），取公稱直徑Dg=45mm，高度H1=160mm，規(guī)格：人孔Dg450,JB577-798.3塔總體高度的設(shè)計(jì)板式塔的高度由主體高度Hz、頂部空間高度Ha、底部空間高度Hb以及裙座高度Hg等部分組成。主體高度Hz已知板間距HT=0.45m，實(shí)際塔板數(shù)為42，則Hz=（42-1）×0.4塔的頂部空間高度Ha塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P(pán)到塔頂封頭的直線距離。為了減少塔頂出口氣體中夾帶的液體量，頂部空間一般取1.2～1.5m，取塔頂部空間高度Ha=1.5塔的底部空間高度Hb塔的底部空間高度是指塔底最末一層塔盤(pán)到塔底下封頭切線的距離。釜液停留時(shí)間取3smin。提餾段液體的體積流量為則塔的底部空間高度(4)裙座高度Hs考慮到再沸器，裙座高度取Hs=3m故塔體高度

第九部分設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)概要一覽表9.1設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表精餾塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果如表9-1所示：表9-1精餾塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果項(xiàng)目精餾段提餾段備注實(shí)際塔板數(shù)1824板效率為0.55塔徑D（m)3.23.7塔高H（m)24.21塔板間距HT(m)0.45回流比R4.5操作壓強(qiáng)常壓空塔氣速u(mài)（m/s)0.9260.743塔板類(lèi)型分塊式單溢流塔板弓形降液管出口堰類(lèi)型平直堰堰長(zhǎng)lw(m)2.082.41堰高h(yuǎn)w(m)0.0310.029板上液層高度hL(m）0.04640.0714降液管底隙高度h0（m)0.0250.019浮閥孔數(shù)N（個(gè)）10841168閥孔氣速u(mài)0（m/s)5.755.73閥孔動(dòng)能因數(shù)F010孔心距t(m)0.0850.106等腰三角形叉排降液管內(nèi)清夜高度Hd(m)0.1510.178單板壓降（Pa)662.3817.1液體停留時(shí)間τ（s)11.34.4泛點(diǎn)率（%）62.571.9液相負(fù)荷下限（m3/s)0.0009570.00196液相負(fù)荷上限（m3/s)0.0410.1096氣相負(fù)荷下限（m3/s)0.8380.897氣相負(fù)荷上限（m3/s)2.52.3操作彈性2.392.45冷卻水和水蒸汽消耗量冷卻水用量（Kg/h)單位產(chǎn)品用水量（Kg/t)飽和水蒸汽用量（Kg/h)單位產(chǎn)品水蒸汽用量（Kg/t)附屬設(shè)備型號(hào)或規(guī)格的選取全凝器型號(hào)AES-700-2.5-221.2-3/25-4數(shù)量為1個(gè)產(chǎn)品冷卻器型號(hào)AES-400-2.5-29.9-2/25-1數(shù)量為1個(gè)再沸器型號(hào)BVS600-2.5-76.0-3/19-6數(shù)量為1個(gè)進(jìn)料管規(guī)格數(shù)量為1個(gè)釜液出料管規(guī)格數(shù)量為1個(gè)回流管數(shù)量為1個(gè)塔頂上升蒸汽管數(shù)量為1個(gè)塔釜蒸汽管數(shù)量為1個(gè)基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專(zhuān)家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開(kāi)發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開(kāi)發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門(mén)傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專(zhuān)用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x的研制基于單片機(jī)的紅外測(cè)油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門(mén)機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計(jì)數(shù)器自動(dòng)換樣功能的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)嵌入式以太網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng)基于51單片機(jī)的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在擠壓機(jī)上的應(yīng)用HYPERLINK"/detail.