年产7200邻苯二甲酸二丁酯 毕业设计(7)

第五章 能量衡算 由Q吸?cpm?t可得水用量为：

Q49958.06m???1431.67 kg

0.997?(60?25)0.997?(60?25)实际吸热：

Q吸＝1.05Q'＝1.05×858192.12＝901101.73 kcal

5.3 蒸馏塔（R0202）

5.3.1 物料吸热

（1） 基础数据：

加料方式： 泡点进料 原料液温度： 50 ℃

混合液汽化的温度： 104.5℃

由《化工手册》及《化工原理》上册查得各物料热容及潜热如下： 正丁醇 ： Cp1?0.823 kcal/kg?℃； 水(l)： CP2?0.997 kcal/kg?℃； 水(g)： CP3?1.010 kcal/kg?℃； 水汽化潜热： q?539.4 kcal/kg

蒸馏塔的温度由50℃升至104.5℃（包括物料液体升温及汽化热升温）时，各物料的吸热量：

正丁醇：Q1?m1?104.55010050Cp1dt?180.00?0.823?(104.5?50)?8073.63 kcal

104.5100水：Q2＝m2?Cp2dt?m2q?m2?＝850118.49 kcal

物料总吸热：

Cp3dt

=1431.67??0.997?(100?50)?539.4?1.010?(104.5?100)?

Q?Q1?Q2?8073.63?850118.49?858192.12 kcal

5.3.2 蒸馏塔总吸热

Q'?Q?858192.12 kcal

由于设备自身吸热与Q'相比较小，正常生产后其设备是处于高温下的，吸热更少，因而在此只考虑热损失5%，则蒸发器实际吸热：

Q吸＝1.05Q'＝1.05×858192.12＝901101.73 kcal

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5.3.3 加热蒸汽供热

加热蒸汽给热速率：q?Q吸T?901101.73＝31.29 kcal/s

8?3600由《化工原理》上册查得加热蒸汽的热容：Cp?1.029 kcal/kg?℃ 加热蒸汽进口温度147.7℃，出口温度117℃，

则 ?t?147.7 -117 = 30.7℃

q31.29则加热蒸汽流量为：G???0.99 kg/s

Cp?t1.029?30.7＝0.99×3600 ＝3566 kg/h

5.3.4 冷凝器冷却水的用量

在操作过程中一般用冷凝的方法将二次蒸汽不断地移出，否则蒸汽与沸腾溶液趋于平衡，使蒸发过程无法进行。若将二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热的操作称为单效蒸发。

因为本次设计是采用单效蒸发，所以必须进行冷凝器冷却水用量的估算： 基础数据：

二次蒸汽温度： 104.5℃ 二次蒸汽被冷凝后的温度： 80℃ 冷却水温度： 25℃ 冷却水用于冷凝后的温度： 45℃ 需要蒸发的水的质量： 1411.67 kg

水(g)： CP1?1.010 kcal/kg?℃；水汽化潜热： q?539.4 kcal/kg； 水(l)： CP2?1.002 kcal/kg?℃； 水降温放热：

Q＝m?100104.5Cp1dt?mq?m?Cp2dt

10080 =1411.67??1.010?(100?104.5)?539.4?1.002?(80?100)?= -796160.71 kcal 故总放热为：

Q放??796160.71 kcal

5.3.5 冷却水用量

由《化工原理》上册可以查得在25℃温度下水热容：Cp= 0.997 kcal/kg?℃

Q吸??Q放＝796160.71 kcal 由Q吸?cpm?t可得水用量为：

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第五章 能量衡算 m?Q796160.71??39927.82 kg

0.997?(45?25)0.997?(45?25)5.4 全装置热量平衡

表5.1 总热量平衡表 (kJ?h入 方

名称

反 应 釜 水 洗 釜 蒸 馏 塔

加热蒸汽供热 冷凝水吸热 共计

471591.59 416670.71 1140350.07

损失热 总吸热 总放热 共计

22456.74 449134.85 416670.71 1140350.07

冷却水吸热

26145.55

水洗釜总放热

26145.55

联苯供热

76551.88

损失热

3645.33

物料总吸热

热量 149390.34

名称 总反应热

?1) 出 方

热量 222296.89

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第六章 主要设备的相关计算及选型

6.1 搅拌反应釜

6.1.1 反应釜体积

由物料衡算结果可知：

生产每釜成品需要苯酐的质量为：m1?4574.18 kg；苯酐密度?1?1.4840g/cm3，需要正丁醇的质量为：m2?6861.26 kg；正丁醇密度?2?0.8098g/cm3

m4574.183

则苯酐所占体积：V1?1? 3.082 m， ?3?11.484?10m6861.263

正丁醇所占体积： V2?2?8.473 m ?3?20.8098?10所以物料总体积为： V'?V1?V2?3.082 + 8.473 = 11.555 m3

由于还有催化剂的加入，故取 V = 11.560 m3

考虑到反应釜内物料呈沸腾状态及釜内安装的附件，参照《化工设备设计基础》，根据标准投料系数范围，因反应状态平稳，由表6-1可知，取反应釜投料系数?为0.8，则所需反应釜体积为：

V?11.560?14.450 m3

0.8装料系数?范围 0.85～0.9 0.8～0.85 0.7～0.8 0.4～0.6

表6-1 设备装料系数表

条件 贮槽和计量槽

不带搅拌或搅拌缓慢的反应釜

带搅拌的反应釜

易起泡沫在沸腾条件下操作的设备

6.1.2 反应釜直径和高度

表6-2 几种反应釜的Ht/Di值表

种类 一般反应釜 发醇釜类

釜内物料类型 气-液相型 液-固/液-液相型

Ht/Di 1～2 1～1.3 1.7～2.5

参照《化工设备设计基础》，因反应物料为液-液反应，由表6-2可知，Ht/Di=1～1.3，取反应釜的长径比H/Di＝1.2，反应釜的内径Di 由下式估算：

Di?V3?H4Di??24?V3?4??Ht/Di???24

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第六章 主要设备的相关计算及选型 由1.1的所得数据及长径比，代入以上公式可求得内径为：

Di?2.379 m=2379 mm。

反应釜的内径Di的估算值应圆整到公称直径DN系列。查GB/T 25198-2010附录C，部分附录如表6-3，圆整后取Di=2400mm，封头取相同的直径，其直边高度h2查附录初选为h2=40 mm。

表6-3 EHA椭圆形封头的尺寸、总深度、内表面积和容积表

公称直径DN/mm 1900 2000 2100 2200 2300 2400

曲面高度H1/mm 475 500 525 550 575 600

25 25 40 40 40 40 直边高度H2/mm

总深度H/mm 500 525 565 590 615 640

内表面积A/m 4.0624 4.4930 5.0443 5.5229 6.0233 6.5453

2

容积V/m 0.9687 1.1257 1.3508 1.5459 1.7588 1.9905

3

选取标准反应釜，具体参数如下：

釜体容积 V?14.450 m3，封头容积 Vf= 1.9905 m3，选取釜体壁厚s = 10 mm，封头直边高度h0?40 mm，曲边高度hi?600 mm，内表面积F=6.5453 m2 。

V?Vh14.450?2?1.9905??2.314m，取圆整值2.4 m。 则筒体高度为：H??2?2Di?2.444所以釜的总高度：H0?H?2(h0?hi)＝2.4?2?(0.04?0.6)?3.68 m

釜的实际容积：

?3.1416?2.42?2.4?14.838 m3 V=2Vf?Di2H?2?1.9905?446.1.3 壁厚

根据设计任务，反应釜工作时压力为0.3 MPa，内径Di＝2400 mm，取设计压力p为0.33 MPa。

原材料腐蚀不强，从经济方面考虑，反应釜采用通用材料0Cr18Ni9，查《化工设备机械基础》附表得知0Cr18Ni9材料在205℃、H/Di=1.2时，圆筒的壁厚选用10 mm，其许用压力为0.38MPa；椭圆封头厚度同釜壁，选用10 mm，许用压力为0.49MPa，大于设计压力0.33MPa，均符合设计要求。

6.1.4 夹套

选用常用的不可拆式连接结构，夹套与内筒之间采用焊接，加工简单，密封可靠。 考虑加热介质性质，选取夹套材料与釜体一致，材料型号为0Cr18Ni9。 夹 …… 此处隐藏：1897字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……