1、2、苯甲苯板式精徭塔的工藝設(shè)計任務(wù)書（一）設(shè)計題目（二）操作條件（三）設(shè)計容二、苯甲苯板式精館塔的工藝計算書（精幗段部分）設(shè)計方案的確定及工藝流程的說明全塔的物料衡算（三）塔板數(shù)的確定（四）塔的精館段操作工藝條件及相關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算（五）精館段的汽液負荷計算頁腳.三、苯立式管殼式冷凝器的設(shè)計（標(biāo)準(zhǔn)系列） 四、苯立式管殼式冷凝器的設(shè)計一工藝計算書（標(biāo)準(zhǔn)系列）確定流體流動空間 計算流體的定性溫度，確定流體的物性數(shù)據(jù)10計算熱負荷（四）計算有效平均溫度差11（五）選取經(jīng)驗傳熱系數(shù)K值12（六）估算換熱面積12（七）初選換熱器規(guī)格13K013執(zhí)八、化工原理課程設(shè)計任務(wù)書.頁腳.課程設(shè)計題目苯-甲苯板式

2、精館塔冷凝器的設(shè)計設(shè)計題目7200小時/年苯含量25% （質(zhì)量分率，下同）297%塔底產(chǎn)品組成W 1%泡點進料>7 kPa生產(chǎn)能力（精慵塔進料量）：90000+X噸/年（其屮x=208 ） O 操作周期 進料組成 塔頂產(chǎn)品組成 進料熱狀態(tài) 兩側(cè)流體的壓降：工作地點： 操作條件1 塔頂壓強4kPa （表壓）；2塔釜加熱蒸汽壓力 506kPa ；3單板壓降不大于 07kPa ；4回流液和出液溫度均為飽和溫度;5.冷卻水進出口溫度分別為25 £和30 °C；設(shè)計容1. 設(shè)計方案的確定及工藝流程的說明;2. 塔的工藝計算;3. 冷凝器的熱負荷;4. 冷凝器的選型及核算;5.

3、冷凝器結(jié)構(gòu)詳圖的繪制;9.對本設(shè)計的評述或?qū)τ嘘P(guān)問題的分析與討論。苯甲苯板式精憾塔的工藝計算書（精憾段部分）、設(shè)計方案的確定及工藝流程的說明原料液經(jīng)臥式列管式預(yù)熱器預(yù)熱至泡點后送入連續(xù)板式精僻塔（篩板塔），塔頂上升蒸其余作為產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至苯液貯罐；塔釜采用熱虹吸立式再沸器提供汽相流,塔釜產(chǎn)品經(jīng)臥式列管式冷卻器冷卻后送入氯汽流采用強制循環(huán)式列管全凝器冷凝后一部分作為回流液,苯貯罐。流程圖如下 二、全塔的物料衡算（一）料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品含苯的摩爾分率苯和甲苯的相對摩爾質(zhì)量分別為78.11 和 92.14kg/kmol 。XFXDXw25 /78.110.28225/78.1175 /92.1497

4、 /78.1197 /78.113 /92.141 7 78.1 11/78.1199 /92.140.9740.0118（二）平均摩爾質(zhì)量M F 78.11 0.282 1 0.28292.14 88.18kg/kmolMd 78.11 0.974 1 0.97492.14 78.47kg/kmolW 78.110.0118(10.0118) 92.1491.97 kg / kmol(三) 料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品的摩爾流率依題給條件：操作周期7200小時/年，有:F 90208 t/a 12529 kg/h ,全塔物料衡算:0.25F0.97D0.01W12529kg/h12529 /88.181

5、42.08kmol/h3132kg/h3132 /78.4739.91kmol/h9397kg/h9397/91.97102.17kmol/h頁腳.三、塔板數(shù)的確定(一)理論塔板數(shù) Nt的求取(1)相對揮發(fā)度的求取苯的沸點為80J °C,甲苯額沸點為110.63 °C由飽和蒸汽壓可得當(dāng)溫度為80.1 時IgP A6.03551211.0332.006Ig P B80.1220.791344.86.07954L59I80.1219.482解得Pa101.34KPa , Pb當(dāng)溫度為110.63 °C時38.96KPa解得PaIgP AIg P B237.95KPa

6、, Pb6.03556.079541211.0332376110.63220.791344.82.006110.63219.48210L34KPa則有1 101.3/38.962.6002237.9$ 101.34 2.3482 7 2.600 2.3482.47(2)最小回流比的求取相平衡yi XD 0.974相平衡XI 0.938y2 0.949 y3X20.8830.904y4相平衡X30.7920.831相平衡y5X40.6660.728相平衡y6X50.5200.610相平衡0.3880.503相平衡y9相平衡X80.230 >yioX90.172和平衡Xyii100.120相

7、平衡Xyi2相平衡110.079yi3X120.049相平衡Xyi4130.029和平衡Xyi5140.0157X6相平衡0.291y8X70.4250.3390.2520.1740.1130.0680.038相平衡0.007X0.2820.017615xw圖解得Nt 15塊（不含釜）。精館段Nti7塊，提懈段 Nt28塊，第8塊為加頁腳料板位置。（二）實際塔板數(shù) Np由l-x-y圖td=82J r tw= 110.5 r平均溫度 tm= ( td+tw)/2=(82.1 + 110.5)/2=96.3查手冊，知tm下的粘度為Pa =0.27 MB=O3 I由 t-x-y 圖得 xa =0.3

8、65xb=0635ya=0.581yb=0419U =0.365 X 0.27+0.635 a=(ya xb)/(yb xa)=(0.581X 0.31=0.296X 0.635)/(0.419 X 0365)=2.412EEt= T =0.49 (a l)0.2450 245=0.49 X (2.412 XO.296)=0.53精憎段實際板層數(shù) N精=7/0.53=13.2=14N 提=8/0-53=15.1 = 16總板數(shù)為30四、塔的精憾段操作工藝條件及相關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算（一）平均壓強 Pm取每層塔板壓降為0.7kPa計算。塔頂：PD 101.34105.3kPa加料板：PF105.30

9、.7 7 110.2kPa平均壓強Pm105.3110.2/2107.8k Pa.頁腳.（二）平均溫度tm塔頂溫度t d=82. 1°C進料板溫度tF=97.2 °C塔釜溫度tw =103.2 °C精憎段平均溫度tm =(82.1 + 103.2)/2=89.65( °C )（三）平均分子量Mm塔頂:yiXD0.974 , XI 0.938 (查相平衡圖)MLni78.9888.91 /283.95kg/kmolVD.m0.97478.1110.97492.1481.61kg/kmolMLDm0.93878.1110.93892.1478.98kg/km

10、ol加料板：y F 0.425 , XF0.230（查相平衡圖）MVF0.42578.1110.42592.1486.18kg/kmolMLD .m0.23078.1110.23092.1488.91kg/kmol精館段：M V ,m81.6186.18/283.9kg/kmol（四）平均密度pma.精憎段平均密度的計算氣相由理想氣體狀態(tài)方程得3X (273.15+89.65)=3.00kg/mVm m VW mP =P M /RT =(107.8 X 83.9)/(8.314n 液相查不同溫度下的密度，可得tD=82.1. °C時P A = 8127kg/m 'B=807.

11、9kg/m3A3 BtF=97.2°C 時 P =793.0kg/m P3=788.54kg/mP LDm = l/(097/8127+003/8079)=8125kg/m進料板液相的質(zhì)量分率a a=(0.282 X78J 1)7(0.282 X 78JI +0.718X 92.14)=025P LFm = l/(025/7930+075/78854)=7897kg/m精館段液相平均密度為P bii =(812.5+789.7)/2=80 IJkg/m2汽相平均密度pVMV jn pin M V .mRTm108 83.93.0kg/m 38.314273 90平均粘度的計算液相平均

12、粘度依下式計算a 塔頂液相平均粘度的計算由t d=821 C查手冊得u A=0.302m Pa.su B=0306mPasIg ULDm =09741g(0302)+00261g(0306)解得u LDm =0302m Pa.sb .進料板平均粘度的計算由tr=97.2 °C查手冊得u A=0.261m Pa.su B=03030mPa.sIg ULFm=02821g(02610)+07181g(03030)解得u LFm =0.29 Im Pa.s精懈段平均粘度ULm =(0302+0.29 l)/2=0.297m Pa.s液相平均表面力的計算液相平均表面力依下式計算即0 Lm =

13、 E Xi 0 i頁腳.a.塔頂液相平均表面力的計算由to =82C查手冊得0 A=2L24mN/mo b=21 42mN/m0 LDm =0.974 X 21.24+0.026 X21.42=21 25mN/mb.進料板液相平均表面力的計算由tF=972°C查手冊得0 A = 19.10mN/mo B=19.56N/molfm=0,282 X 19.10+0.718 X 19.56=1943 mN/m精館段液相平均表面力O bn =(21.25+19.43)/2=20.34 mN/m五、精憾段的汽液負荷計算汽相摩爾流率(1 R)DVMV(14.14)39.91205.14 Kmol

14、/h汽相體積流量Vs205.1483.9l59m認汽相體積流量液相回流摩爾流率液相體積流量Ls液相體積流量Lh冷凝器的熱負荷Q3600 V,m1.59m/sL RDLM L .m L3600 m3600 35724m 3 /h4.14 39.91 165.23Kmol/h"5" X3Q5 0.004810?/s3600 801.10.00481m 3/sVr 205.1417.32m 3/h78.47 310 /3600 1386kW苯立式管殼式冷凝器的設(shè)計（標(biāo)準(zhǔn)系列）一、設(shè)計任務(wù)90208l/a；立式列管式冷凝器。L處理能力：2.設(shè)備形式：二、操作條件b苯：冷凝溫度80

15、°C,冷凝液于飽和溫度下離開冷凝器；2. 冷卻介質(zhì)：為井水，流量 70000kg/h,入口溫度25°C,出口溫度 3（rC；3. 允許壓降：不大于I（PPa；4.每年按300天，每天按 24小時連續(xù)運行。三、設(shè)計要求苯立式管殼式冷凝器的設(shè)計匚藝計算書（標(biāo)準(zhǔn)系列）頁腳.本設(shè)計的工藝計算如下：此為一側(cè)流體為恒溫的列管式換熱器的設(shè)計。1 確定流體流動空間冷卻水走管程，苯走殼程，有利于苯的散熱和冷凝。2計算流體的定性溫度，確定流體的物性數(shù)據(jù)苯液體在定性溫度（51.7 °C）下的物性數(shù)據(jù)（查化工原理附錄）677kg/m 3,3.1 10 4 Pa s,Cp 1.942kJ/

16、kg C,0.127W/m C, r 310kJ/kg。井水的定性溫度:入口溫度為ti 25C ,出口溫度為t230°C井水的定性溫度為tmmsi25 30 /227.5 CmSz5.14 313216107 kg/h 4.4742 kg/smCp2 ( t2 tl )= 3132 310 46522 kg/h5 4.174Si兩流體的溫差Tm tm 80 27.552,5 C ,故選固定管板式換熱器兩流體在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)如下溫度密度粘度比熱容導(dǎo)熱系數(shù)流體°Ckg/m 3mPa skJ/(kg r )W/(m °C )苯806770.311.9420.127

17、井水27.5993-70.7174.1740,6273 計算熱負荷Q msi r 4.4742 3101387kW4 計算有效平均溫度差80 258030逆流溫差 逆52.46 C頁腳In 80 - 25/ 80305選取經(jīng)驗傳熱系數(shù)K值根據(jù)管程走井水，殼程走苯,系數(shù)K470 815W/mK 500W/m 2 C6估算換熱面積52.88m 2ot500 52.46K m,逆7 初選換熱器規(guī)格立式固定管板式 公稱直徑D 公稱面S 管程數(shù)N P管數(shù)n 管L管子直徑管子排列方式器的格如下113.5m 2器的面Son do器所要求的系數(shù)Ko600mm 230.6m. 25正三角形L 0.12.5mm2

18、30 3.14 0.025 6 0.1106.52m1387 1()3248.2W/m C106.52 52.468核算總傳熱系數(shù)Ko(1 )算管程流系數(shù)Qisimsi46522/ 993.70.013m/s3600AiH-NpVsi_山20.785 0.0202410.072m 2UiAi0.013 0J8m/s0.072Rei9993.72000 （按湍流計算）0.000717PnCpi4.174 1030.717 10 34.7730.6270.023 丄Reo.8 Pr 0.4di0.02336023 o.s 4.773 o.4 5953W/(m ? C)0.020（2）計算殼程對流傳

19、熱系數(shù)Qo因為立式管殼式換熱器,殼程為苯飽和蒸汽冷凝為飽和液體后離開換熱器,故可按蒸汽在垂直管外冷凝的計算公式計算1/4o 1.13 g 2 3L tt 35 C現(xiàn)假設(shè)管外壁溫",則冷凝液膜的平均溫度為57 5 C0.5 ts tw 0.5 80 35近管壁的溫度較低，故在平均膜溫,在換熱器絕大多數(shù)苯的溫度在80°C,只有靠57.5 °C下的物性可沿用飽和溫度80°C下的數(shù)據(jù)，在層流下:O 1.131 /4g 2 3rLt1.13 9,81 6770.1270.00031680310 lO?371/4491W/m 2 c（3）確定污垢熱阻Rso 1.72 lo'm?RC/W （有機液體）,si2.0104m2C/W (井水)（4