年产24万吨的苯-甲苯混合液筛板(7)

图1 筛板负荷性能图

2018161412液泛线Vs(m3/s)108642液相负荷下限线雾沫夹带线漏液线0.000.010.020.030.040.050.06Ls(m3/s)

9 设备设计

9.1塔顶全凝器的计算与选型

9.1.1全凝器的传热面积和冷却水的消耗量

tD?80.49℃

冷凝蒸汽用量：G1?Mv?V79.90?670.7??14.89kg/s

36003600查得苯的潜热r?394kj/kg 甲苯的潜热r?362kj/kg

r?0.992?394?0.008?362?393.7kj/kg

9.1.2对Q估算

以苯-甲苯的冷凝潜热为主计算Q?G1r?14.89?393.7?5860.5kw

液相负荷上限线0.079.1.3水的流量

G2?Q5860.5??81.23kg/s

CpΔt4.18??45?30??30???80.94?45?15??42.5℃

80.49?300.353ln80.49?459.1.4平均温差

?80.949.1.5传热面积参照表

K?700W/m2?℃

Q5860.5?103A???197m2

kΔtm700?42.5安全系数取1.2，换热面积A?1.2?19.2?23.0m

2??9.2再沸器

9.2.1 tw?109.51℃ 加热蒸汽量：

G3?MVV670.7?86.51??16.12kg/s 36003600r?0.024?394?0.976?362?362.8

对Q估算 Q??G3r?16.12?362.8?5848.3kw

9.2.2考虑5%热损失

Q?1.05?5848.3?6140.7

选0.3Mpa的饱和水蒸气加热，ts热?133.5℃

Δtn?133.5?109.51?23.99℃

取传热系数K?1000w/m?k

?2?估算传热面积 A?Q5458.3?1000??243.8m2

KΔtm1000?23.99243.8?304.7m2 0.8取安全系数0.8，实际传热面积A?10 各种管尺寸确定

10.1进料管

泵输进料，UF?2.0m/s

LF?F?MFρF?83.80?362.77?37.83m3/h?0.0105m3/h

803.6dF?4?LF?πμF4?0.0105?0.818m

π?2.010.2出料管

釜残液的体积流量：

Ls?W?Mwρw?149.16?91.79?17.54m3/h?0.00487m3/s

780.5uw?1.0m/s dw?4?0.00487?0.0787m

π?110.3塔顶蒸汽管dp

uv?15m/s dp?4Vs?πuv5.15?4?0.66m

3.14?1510.4回流管dR

强制回流 uR?2.0m/s

dR?4Ls?πuR4?0.0128?0.090m

3.14?2.010.5再沸返塔蒸汽管 dv

uv?15m/s dV?4Vs??πuv0.490?4?0.66

15?3.1411 塔高

总塔高度=塔顶空间+塔底空间+人孔+塔高

取塔顶空间HD?1.2m 塔底空间HB?1.2m 人孔数=4 取孔径为0.5m

H=(n-nF-np)HT+nFHF+H1+H2+nPHp+HD+HB

H:塔高 n：实际塔板数 nF:进料板数 nP :人孔数 HF：进料板间距

Hp：人孔板间距 HB：塔底空间高度 HD：塔顶空间高度 H1：封头高度 H2：裙座高度 塔高： H=(26-1-4)0.4+0.6+4?0.5+1.2+1.2+3+0.34=16.7m

设计结果一览表

项目

各段平均压强 各段平均温度 平均流量 实际塔板数 板间距 塔的有效高度 塔径 空塔气速 塔板液流形式 溢流管型式

堰长 堰高 溢流堰宽度

气相 液相

符号 Pm tm VS LS N HT Z D u lw hw Wd

单位 kPa ℃ m/s m/s 块 m m m m/s m m m

33

计算数据

精馏段 107.3 85.02 5.15 0.0128 15 0.40

提留段 110.8 99.53 5.216 0.0253 11 0.40

4.0

3.0 0.84 双流型 弓形 2.10 0.038 0.447

3.2

3.0 0.74 双流型 弓形 2.10 0.035 0.642

管底与受业盘距离

板上清液层高度 孔径 孔间距 孔数 开孔面积 筛孔气速 塔板压降

液体在降液管中停留时间 降液管内清液层高度 雾沫夹带 负荷上限 负荷下限 液相最大负荷 液相最小负荷 操作弹性

ho hL do t n uo hP η Hd eV LS·max LS·min

m m mm mm 个 m m/s m s m kg液/kg气

m/s m/s

332

0.03 0.06 5.0 15.0 30903 0.61 8.44 0.022 19.44 0.0594 0.010 漏液控制 0.0622 0.00179 1.88

0.036 0.06 5.0 15.0 30903 0.61 8.44 0.022 16.21 0.102 0.010 漏液控制

雾沫夹带控制 雾沫夹带控制

12.设计体会

本设计对苯—甲苯分离过程筛板精馏塔装置进行了设计。通过近两周的努力，反经过复杂的计算和优化，我终于设计出一套较为完善的塔板式连续精馏塔设备。其各项操作性能指标均能符合工艺生产技术要求，而且操作弹性大，生产能力强，达到了预期的目的。

通过这次课程设计我学到了很多知识，同时也对以前所学过的知识进行了复习，学会以严谨的态度对待每一件事情，从中受益匪浅。首先，我去图书馆借阅了大量有关书籍，并从设计书上了解熟悉了设计的流程和方法。通过查阅资料我对设计有了一定的了解，并确定了设计方案和具体流程及设计时间表，然后就进入了正式的设计工作当中。

从最简单的物料衡算开始，把设计题目中的操作条件转化为化工原理课程物料衡算相关的变量最终把物料衡算正确的计算出来。然后是回流比的确定，应用分离工程中的计算式出了最小回流比，然后通过分析确定了放大倍数求出了实际回流比。同样理论塔板数的计算也是通过复杂但有序的计算得出。

接下来塔的工艺尺寸计算，筛板流体力学验算，塔板负荷性能图计算等。当然这一路下来并不是一帆风顺的。在验算漏液时我发现得出的验算值小于规定值，通过讨论分析，我们整理出可能几条导致这一问题原因，在对这几个因素逐一分析后我们把目标转向了最大的“疑犯”筛板孔心距。原来是我们把孔心距取值取得偏小了，因为我们这个塔的生产能力比较大，太小的孔心距会导致板