1、第1章概述-3-第2章方案流程簡介錯(cuò)誤！未定義書簽。2.1精餾裝置流程-4-2.2工藝流程錯(cuò)誤！未定義書簽。2. 1工藝流程-5-2.2能量利用-5-2.3設(shè)備選用錯(cuò)誤！未定義書簽。2.4處理能力及產(chǎn)品質(zhì)量要求錯(cuò)誤！未定義書簽。2.5設(shè)計(jì)的目的和意義-6-第3章精餾塔工藝設(shè)計(jì)-6-1設(shè)計(jì)條件-6-1. 1工藝條件-6 -1.2操作條件：-6-2. 1. 3塔板形式：-6 -3. 1.4 處理量：-6 -3. 1.5安裝地點(diǎn)：- 6 -3.1.6塔板設(shè)計(jì)位置：-7 -3.2 物料衡算及熱量衡算- 7 -3.2. 1物料衡算-7 -3.2.2 熱量衡算-7 -3.3塔板數(shù)的計(jì)算-8-3.3. 1和

2、對揮發(fā)度的查取 8 -3. 3. 2最小回流比計(jì)算：-9-3. 3. 3逐板計(jì)算過程：-9 -3.4精餾塔工藝設(shè)計(jì)-10-3.4. 1物性數(shù)據(jù)-10-3.4.2板間距和塔徑的初步選取-11-3. 4. 3 校核-11-3. 4. 4塔板負(fù)荷性能圖-13-3.4.4塔高的計(jì)算-15-第4章再沸器的設(shè)計(jì)-15 -4.1設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)條件-15-4.1.1再沸器的選擇-15-4.1.2再沸器殼程與管程的設(shè)計(jì)15-4. 1.3物性數(shù)據(jù)-16-4.3傳熱系數(shù)的校核-17-4.3. 1顯熱段傳熱系數(shù)kl-17-4.3.2蒸發(fā)段傳熱系數(shù)ke計(jì)算-19 -3. 3.3顯熱段及蒸發(fā)段長度-20 -3. 4傳熱系

3、數(shù)-20 -3. 5傳熱面積裕度：-20-4.4循環(huán)流量校核-20 -4. 1循環(huán)系統(tǒng)推動力：-20-4.4.2循環(huán)阻力卩：-21-第5章輔助設(shè)備設(shè)計(jì)-24-1輔助容器的設(shè)計(jì)24-1. 1進(jìn)料罐（低溫高壓貯料）-24-1.2回流罐（-17°c低溫保存）-24-4. 1.3塔頂產(chǎn)品罐（_17°c低溫保存）-25-5. 1.4釜液罐（4°c低溫保存）-25-5. 2泉的設(shè)計(jì)-25-5. 2. 1 進(jìn)料泵-25-5. 2.2 冋流泵-26-5. 2. 3 釜液泵-27-第6章管路設(shè)計(jì)-29-第7章校制方案-30-第8章經(jīng)濟(jì)分析r 31-第9章設(shè)計(jì)評述及心得33-附錄一主

4、要符號說明-30-附錄二第一次逐板計(jì)算數(shù)據(jù)錯(cuò)誤！未定義書簽。附錄三塔計(jì)算結(jié)果表-37-（1）操作條件及物性參數(shù)-37 -附錄四參考資料：-39 -第1章概述乙烯是用途最廣泛的基本有機(jī)化工基礎(chǔ)原料，大量由烴類裂解制得。 為無色、略甜、易燃、易爆氣體，可在加壓和低溫下液化，沸點(diǎn)-103.71°c， 臨界溫度9.2°c,臨界壓力5.042mpa。乙烯是重要的有機(jī)化工基本原料，主要用于生產(chǎn)聚乙烯、乙丙橡膠、 聚氯乙烯等；石油化工敁基木原料之一。在合成材料方面，大量用于生產(chǎn) 聚乙烯、氯乙烯及聚氯乙烯，乙苯、苯乙烯及聚苯乙烯以及乙丙橡膠等； 在有機(jī)合成方面，廣泛用于合成乙醇、環(huán)氧乙烷及

5、乙二醇、乙醛、乙酸、 丙醛、丙酸及其衍生物等多種基本有機(jī)合成原料；經(jīng)化，可制氯代乙烯、 氯代乙烷、溴代乙烷。現(xiàn)在，乙烯衍生物包括人量有機(jī)產(chǎn)品和高分子材料， 因此，世界各國均以乙烯產(chǎn)量作為衡量一個(gè)國家石油化工生產(chǎn)水平的標(biāo)志 精餾是分離過程屮的重要單元操作之一，是實(shí)現(xiàn)乙烯分離和提純的重要步 驟。精餾塔是進(jìn)行精餾的一種塔式汽液接觸裝置。蒸氣由塔底進(jìn)入。蒸發(fā) 出的氣相與下降液進(jìn)行逆流接觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā)（低沸點(diǎn)） 組分不斷地向氣相中轉(zhuǎn)移，氣相中的難揮發(fā)（高沸點(diǎn)）組分不斷地向下降液中 轉(zhuǎn)移，氣相愈接近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底， 其難揮發(fā)組分則愈富集，從而達(dá)到組分分離的

6、0的。較常用的精餾塔包括 篩板式、泡罩式以及浮閥式等。再沸器（也稱重沸器）顧名思義是使液體再一次汽化。塔底流出的液 體，其中的一部分送入再沸器，加熱蒸發(fā)成氣相返回塔中，另一部分液體 作為釜?dú)堃喝〕觥Ｎ锪显谥胤衅魇軣崤蛎浬踔疗芏茸冃。瑥亩x開汽化空間，順利返冋到塔里，返冋塔屮的氣液兩相，氣相向上通過塔盤， 而液相會掉落到塔底。由于靜壓差的作用，塔底將會不斷補(bǔ)充被蒸發(fā)掉的 那部分液位。冷凝器用以將塔頂蒸氣冷凝成液體，討分為部分冷凝器和全凝器兩種, 一部分冷凝液作塔頂產(chǎn)品，其余作回流液返回塔頂，使塔內(nèi)氣液兩相間的 接觸傳質(zhì)得以進(jìn)行，最常用的冷凝器是管殼式換熱器。第2章方案流程簡介2.1精餾裝置

7、流程原料（乙烯和乙烷的混合液體）經(jīng)進(jìn)料管由精餾塔屮的某一位置（進(jìn) 料板處）流入塔內(nèi)，開始精餾操作；當(dāng)釜中的料液建立起適當(dāng)液位時(shí)，再 沸器進(jìn)行加熱，使之部分汽化返回塔內(nèi)。氣相沿塔上升直至塔頂，由塔頂 冷凝器將其進(jìn)行全部或部分冷凝。將塔頂蒸氣凝液部分作為塔頂產(chǎn)品取出， 稱為餾出物。另一部分凝液作為回流返回塔頂。回流液從塔頂沿塔流下， 在下降過程中與來自塔底的上升蒸氣多次逆向接觸和分離。當(dāng)流至塔底時(shí), 被再沸器加熱部分汽化，其氣相返回塔內(nèi)作為氣相回流，而其液相則作為 塔底產(chǎn)品采出。2.2.1工藝流程精餾過程必須在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置一定數(shù)量不同容積的原料儲罐、泵和各種 換熱器，以暫時(shí)儲存，運(yùn)輸和預(yù)熱（或冷

8、卻）所用原料，從而保證裝置能 連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。2.2.2能量利用精餾過程是熱能驅(qū)動的過程，過程的能耗在整個(gè)生產(chǎn)耗能屮占有相當(dāng)大的 比重，而產(chǎn)品的單位能耗是考核產(chǎn)品的重要指標(biāo)，直接影響產(chǎn)品的競爭能 力及企業(yè)的生存，故合理、有效地利用能量，降低精餾過程或生產(chǎn)系統(tǒng)能 耗量是十分必要的。精餾操作參數(shù)的優(yōu)化：在保證分離要求和生產(chǎn)能力的條件下，通過優(yōu)化操 作參數(shù)，以減小冋流比，降低能耗。包括適宜冋流比和理論塔板數(shù)的選擇, 進(jìn)料位置的選擇，進(jìn)料熱狀態(tài)的選擇，操作壓力的選擇等。精餾系統(tǒng)的能量集成：從全過程系統(tǒng)用能的供求關(guān)系進(jìn)行分析，將過程系 統(tǒng)中的反應(yīng)分離、換熱等用能過程與公用工程（加熱蒸汽、冷卻水、電等）

9、的使用一同考慮，綜合利用能量。常用的能量集成策略有多效蒸餾、熱泵 技術(shù)、塔偶合技術(shù)等。通過能量集成，可進(jìn)一步降低有效能損失，提高系 統(tǒng)用能的完善程度。2.3設(shè)備選用本設(shè)計(jì)采用篩板式精餾塔。篩板塔結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)較低、塔板阻力小等突 出有點(diǎn)，特別是近年來大孔徑篩板塔的發(fā)展解決了困擾已久的堵塞問題。 篩板塔已發(fā)展成為應(yīng)用日趨廣泛的一種塔板。塔釜配以立式熱虹吸式再沸 器，與臥式熱虹吸式和強(qiáng)制循環(huán)式相比，立式熱虹吸式再沸器以釜液和換 熱器傳熱管氣液混合物的密度差為循環(huán)推動力，能耗小；其結(jié)構(gòu)緊湊、占 地面積小、傳熱系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。但其殼程不能機(jī)械清洗，不適宜高粘度或 較臟的傳熱介質(zhì)。2.4處理能力及產(chǎn)品質(zhì)量

10、要求 處理量：180kmol/h 產(chǎn)品質(zhì)量：（以乙烯摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)） 進(jìn)料：xf=65%塔頂產(chǎn)品：xd = 99%塔底產(chǎn)品:xw<1%2.5設(shè)計(jì)的的和意義通過多級蒸餾，使混合的乙烯乙烷氣液兩相經(jīng)多次混合接觸和分離，并進(jìn) 行質(zhì)量和熱量的傳遞，使混合物中的組分達(dá)到高程度的分離，進(jìn)而在塔頂 得到高純度的乙烯，在塔底得到高純度的乙烷，為制備其他化工產(chǎn)品提供 主要原料。第3章精餾塔工藝設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)條件3.1.1工藝條件飽和液體進(jìn)料，進(jìn)料乙烯含量xf=65% （摩爾百分?jǐn)?shù)），塔頂乙烯含量xd =99%,釜液乙稀含量總板效率為0.6。3.1.2操作條件：1）塔頂操作壓力 p=2.5mpa （表壓）2）

11、加熱劑及加熱方法：加熱劑30-40qc循環(huán)水加熱方法間壁換熱3）冷卻劑：液氨4）回流比系數(shù)：r/rmin=l. 53.1.3塔板形式：篩板精餾塔3. 1.4處理量：fh=180kmol/h3. 1.5安裝地點(diǎn)：大連3.1.6塔板設(shè)計(jì)位置：塔頂3.2物料衡算及熱量衡算3.2.1物料衡算1.總物料衡算d+w=f dxd+wxw=fxfd =117. 55kmol/h :w- 62. 45kmol/h2塔內(nèi)氣、液相流量：1)精餾段：l =r*d; v =(r+1)*d;2)提饋段：z/=l+q*f; v,=v-(l-q)*f;/二 v' +w;解得 l=573. 06kmol/h v=690

12、. 61kmol/hz/=753. 06 kmol/h vr=690. 61 kmol/h3.2.2熱量衡算1)再沸器熱流量：e,=rwr = 1653. 987kw再沸器熱水的質(zhì)量流量：gr = qk/c?(t, -r2)=29. 01kg/s2)冷凝器熱流量：qc = vrd=1543. 7kw冷凝器冷卻劑的質(zhì)量流量：gc =-3. 05kg/s3.3塔板數(shù)的計(jì)算3.3. 1相對揮發(fā)度的查取圖 3.1.1塔頂壓力為2. 6mpa，假設(shè)塔頂溫度為_17qcka=1.0, kb=0. 7 6z,fka/kb=1. 0/0. 7=1. 429;ki=h乂因?yàn)?'p么二0.99, x,二0

13、.01故 j4=0. 99 yfi=0. 007ya + yii=0. 997| 0. 997-11=0. 003,所選溫度基木符合以塔頂相對揮發(fā)度對全塔進(jìn)行逐板計(jì)算，需理論塔板40 （含釜），進(jìn) 料板在第19塊理論板上。即需實(shí)際板（40-1） /0. 6=67塊，以每塊板 100mm乙稀清液注阻力計(jì)算，pb=pt+np=2600+67*0. 1*9. 8*402. 8*10_3 =2626. 45kpa塔底壓力為2626. 45kpa，假設(shè)塔頂溫度為5. 0°c查圖 ka=1. 48, kb=1.0 w=ka/kb=1.48;xa-q. 01=0. 99 所以 =0.0148 )=

14、0. 99，4 + = 1.0048|1.0048-1|=0.0048，所選溫度基木符合cc (oc n+ oc w )/21.45 j把校正過的相對揮發(fā)度用于對全塔進(jìn)行逐板計(jì)算，需理論塔板41塊 (含釜)，進(jìn)料板在第20塊。即需實(shí)際板(41-1) /0. 6=68塊。塔底壓力為 pb=pi+np=2600+68*0. 1*9. 8m02. 8*9. 8*w3=2626.5kpa3.3.2最小回流比計(jì)算：泡點(diǎn)進(jìn)料：q=l c q 線:x e= x fax1.45%y =1 4-(6z l)x 1 + (1.45 1) x 代入數(shù)據(jù)，解得心=0.65;ye=0.73= 二3.25ye -r二 1

15、. 5rmin=4. 8753.3.3逐板計(jì)算過程:yi= %d-0. 99a-(a-dyn1.45-(1.45-1) ynr xn 4.50.99，,+1 尺+ 1 "尺 + 14.5 + 1 "4.5 + 1直至理論進(jìn)料位置：第i塊板 進(jìn)入提餾段：y。 = yna-（a-i） yn 1.45-（1.45-1） yn-燃1:1.0904x -0.00094qnvr an qnv'an直至xn< xw計(jì)算結(jié)束。理論板數(shù)：nt=n （含釜）（詳細(xì)過程見附件一）3.4精餾塔工藝設(shè)計(jì)3.4. 1物性數(shù)據(jù)常壓-17°c下，乙烯的物性數(shù)據(jù)：液相密度：p l =

16、402. 8kg/ m3氣相密度：p v =36kg/ m3 （采用兩參數(shù)普遍化壓縮因子計(jì)算） 乙烯 pc =5. 041mpa tc=282. 34k , t=256. 05k p=2. 6mpatr:0. 907 pr:0. 52 査圖7=0. 7p 二pm/zrt二48. 834 kg/m3 液相表面張力：o=2. 598mn/m3.4.2板間距和塔徑的初步選取計(jì)算兩相流動參數(shù)：依據(jù)化工原理（下）圖8. 2. 25查得c20 =0. 055得 c=0. 036 泛點(diǎn)氣速pl pv=0.1167 m/s假設(shè)泛點(diǎn)率為0.8，則實(shí)際氣速為w=uf*0. 8=0. 09336 m/s 所需流通面

17、積a= vvs/u=1.69 m2選用單流型弓形降液管，假設(shè)ad / at=0.09， ar = a/l-a.=i.86m2 at則塔直徑為d二 -1.54 m 圓整d=1.6m則實(shí)際氣速 u = vvs/(3a4/4xd2)/(1-ad/at) =0. 086m/s,實(shí)際泛點(diǎn)率 -0. 74 (要求在0.6-0. 8之間)溢流裝置的選定取ad / at=0. 09，底隙=40mm,堰高久=0.06m,依據(jù)化工原理(下) 圖 8. 2. 23 查的 lw/d=0. 7, bd/d=0. 14, bd=0. 224m lw=l. 12m/l = 2.84x103 £= 0.03取 bc

18、 =0. 05m 得 r=d/2-bc=0. 75m取 bd=bs=o. 06m 得 x= d/2- (bd+ bs) =0. 636maa = 2(xvr2 - x2 + r2 sin-1 ) = 1.644m2 r選孔直徑為5mm (要求3-8mm),孔心距t=5do開孔數(shù) n= aa*$/ (tt/4* d。2) =3036開孔率為疒 0.907(f)2=0.0363篩孔氣速 u0=vvs/ao= vvs/(4*aa)=2. 646 m/s3.4.3校核溢流強(qiáng)度校核=36. 9m7m. h< 100-130 m3/m. h u液沫夾帶量校核依據(jù)化工原理(下)圖8. 2. 27查得=

19、0. 006ev-vj s/?l =0. 056kg 液體/kg 氣體。(須小于 0.1) -(p vvspy阻力校核選取板厚為3mm則d0/=1.67,依據(jù)化工原理(下)圖8.2.28查得co=o. 8.a. 干板阻力ho=丄4(么)2二0. 055m2gpl coua二vvs/(at -2*ad)二0. 0957m/sfa-uapv1/2=0. 57依據(jù)化工原理(下)圖8. 2. 29查得=0.78。溢流堰高h(yuǎn)w=60mnib. 液層阻力 hlkhw+how)=0. 0702mc.克服液體表面張力阻力ha"4*'0000526mp,m±荅板阻力hf= h（j+h

20、o+hl=0. 1257m （阻力適當(dāng)）4）降液管液泛校核a.泡沫層厚度校核底隙厚度hb=40mm （要求在30-40mm）=1.18x1（t8p =0.01692 災(zāi)kvb ）hd=0.225m,經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn)液面落差a可以忽略泡沫高度 hd =取0=0. 6 則 hd，=0. 375m<ht+hw =0. 46mb.液體在降液管中停留吋間的校核r = -=6. 475s （大于 4_6 秒）clvlsc.嚴(yán)重漏液校核 漏液氣速：u°=c°fi?h0 =0.0056 + 0.13(hw+how)-ha=0. 016774m穩(wěn)定常數(shù) k=u。/ u0, =1.8171.

21、53.4.4塔板負(fù)荷性能圖a. 過量液沫夾帶線qvvh 二8.8m<7l/32（hr-1.5hw-7.1xl（t3qvih2/3/l、v2/3）b. 液相下限線（具體數(shù)據(jù)見1)qvlh =3.07xlw=3. 4384 m3/hc. 嚴(yán)重漏液線qvvh =ax(b + cqvvh2/3)l/2a = 1.594xl04aoc k =2414.6 pvb = 0.0056 + 0.13hw -ho. 012874 c = 3.69xl0_4/lw2000342 (具體數(shù)據(jù)見圖 1)d. 液相上限線qvlh =720x7/4 =52. 0992m3/he. 降液管液泛線a'qwh =

22、 b' c qvlll 一 d'qvlha'二 3.934x 10_9 x 4/(aoc。)2=1. 75* 10-7plb' = #wr+m，0. 1692 c' = l.lsxlo'8/(lwhb)2 =5. 88*106 dz = 2.84xl(r3(l + /?)/lw2z3=0. 00424 根據(jù)以上公式得到塔板負(fù)荷性能圖如下：負(fù)荷性能圖操作點(diǎn)為 vvh =568. 07m7h vlh =40. 23m7h 操作線斜率為vvh/ vlh =13. 995依圖 2 讀出 vvhmax=700m3/h vvhmix=200m3 /h貝幌作彈

23、性=vvhmax/ vvhmix-3. 5 （適宜）3.4.4塔高的計(jì)算塔體高度=塔有效高z+頂部高度+底部高度+其它 按經(jīng)驗(yàn)取值：頂部高度參考：底部空間高度：與流體的流量和停留時(shí)間有關(guān)，參考仉：液層2m,液面-板：0.5-0.7m;其它高度：如人孔（m50-500mm），10-20層板或5-10米設(shè)一個(gè)，手孔: 不用附加高度。這里取5個(gè)人孔。進(jìn)料u:取決于進(jìn)料板的形式和進(jìn)料方式，參考值：2ht=0.8。所以，z=27.2m，塔高h(yuǎn)約為35m （不含裙座）。第4章再沸器的設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)條件4.1.1再沸器的選擇選用立式熱虹吸式再沸器塔底壓力：2. 626mpa4.1.2再沸器殼程與管

24、程的設(shè)計(jì)項(xiàng)目殼程管程物料、物性進(jìn)口出口進(jìn)口出口物料熱水熱水99%乙烯乙烷1同左2溫度(°c)40 °c30 °c5°c5°c壓力(mpa絕壓)0.1013250.1013252. 6262. 626【1】99%是以乙烷含量計(jì)，飽和氣體進(jìn)【2】飽和液體出蒸發(fā)量：db= vms =5. 755kg/s4. 1.3物性數(shù)據(jù)1. 殼程定性溫度(35°c)下的物性數(shù)據(jù)：熱導(dǎo)率：x c =0. 648w/(m*k)粘度：w c =0. 549mpa*s 密度:p c =977. 8kg/m32. 管程流體在(45°c 2.626mpa)

25、下的物性數(shù)據(jù): 潛熱：rb=287. 4kj/kg液相熱導(dǎo)率：xb=0. 09623w/ (m*k)液相粘度：p b =0. 058mpa*s 液相密度：p b =389. 8kg/m3 液相定比壓熱容：cpb= 3.407kj/(kg*k)表面張力：o b = 0.002846n/m氣相粘度：pv =0.00817mpa*s氣相密度：p v -48. 834kg/m3查沸點(diǎn)壓力圖塔底溫度為5°c ap/at=70.5kpa/k(at/ap) s=l /(ap/ at)*g=0.000139m2 k/kg4.2估算設(shè)備尺寸熱流量：=v/ = 1653. 987kw傳熱溫差:(i -,

26、p-(乃 -tb)int2 _tb=29. 7k假設(shè)傳熱系數(shù)：k=800w/ ( m2 k)估算傳熱面積 ap= qr =69. 56540209m2 k - tm擬用傳熱管規(guī)格為：025x2. 5酮，管長l=3000mm 則傳熱管數(shù)：久=$=296若將傳熱管按正三土形排列，按式b =得：b=18.9管心距:t=0. 03125m貝！j 殼徑：ds =/(-l) + 2.5j0 =634. 4mm取 ds= 700mml/ds=4. 73 (要求 4-6 之間)取管程進(jìn)u直徑：m =250mm( 700mm換熱器敁大允許接接管直徑250mm) 管程出口直徑：d()=350mm.4.3傳熱系數(shù)的

27、校核4.3.1顯熱段傳熱系數(shù)kl假設(shè)傳熱管岀口汽化率_xe -0.2則循環(huán)流量：w =28. 775kg/s計(jì)算顯熱段管內(nèi)傳熱膜系數(shù)傳熱管內(nèi)質(zhì)量流速：g =-310. 23kg/( m2- s)dj =25-2x2. 5=20mm50 = dnt =0. 093m2雷諾數(shù)：re = - = 106975.7397pb普朗特?cái)?shù)：=2. 053476047入b 顯熱段傳熱管內(nèi)表面系數(shù)：6rz = 0.023 re°8 p/d.=1557. 515657w/( m2 k)殼程傳熱系數(shù)計(jì)算。再沸器當(dāng)量直徑d。的確定選取折流板間距為b=500mm，一共設(shè)4塊折流板。4(lt2-d02)124d

28、e = =0. 0215ms = db(l-do/t)=0. 0808 m2循環(huán)水的質(zhì)量流量:=39.63kg/sre = =358. 1568631殼體laj水流速為u。= = 0. 502m/s。(對于水要求殼體流速在0. 5-1. 5之間)ps管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：=0.36 /?e0 55 pr1/3 =4046. 381969w/( m2 k)de污垢熱阻選取對于有機(jī)物污垢熱阻代二0. 176 m2 k/kw對于熱水污垢熱阻/?。=0. 26 m2 k/kw換熱管壁材料為不銹鋼，熱導(dǎo)率=45w/mk，則熱阻為 =5. 56e-06 m2 k/w顯熱段總傳熱系數(shù)k,.的計(jì)算dm= (d-d

29、>) =22. 94mm in (d0 /dpv ! =651.097897 w/( m2- k)l - + /?,么+心4 +心+丄aididid,n04.3.2蒸發(fā)段傳熱系數(shù)ke計(jì)算傳熱管|a釜液的質(zhì)量流量:gh=3600g= 1116826.722kg/( m2- h)lockhut-martinel 參數(shù)：= 時(shí)(i-x)/49“/> jw" j1=i.269則 l/xtt=0.788查設(shè)計(jì)書p96圖3-29得：a£= 0. 3當(dāng) =0. 4xe=0.08 時(shí)1 / 兄，h/(l-x)，9g?/7/廣/“/j 1:0.305再查圖 3 29，a'

30、=l,(a p + a )泡核沸騰壓抑因數(shù)一 =0.65 泡核沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：0.69nb0.2十議qdipb033pdi031=756207. 0247w/(pv單獨(dú)存在為基準(zhǔn)的對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：a = 0.023(1-%)8 p；)4= 1507.472532w/( m2. k)i對流沸騰因子：fv = 3-5(l/x)°-5=1.884兩相對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：a =f a : 2839. 646846w/( m2- k) 沸騰傳熱膜系數(shù)：+ aanb = 494374.2129w/( m2- k)ke=j( do , rido , r,do , rc , 1 ul358. 99

31、913w/( m2. k)/、oc'，di di dmdo >=0.0153633914. 3.3顯熱段及蒸發(fā)段長度l丨噸ntkl/nu/d cpwlplwtlbc =0.046090174mlcd = l lbc =2.953909826m4.3.4傳熱系數(shù)kc =(kllkelcd)/l -1348. 123366w/( m2- k) 實(shí)際需要傳熱面積:ac = q/kctm =41. 28132711m2 4. 3. 5傳熱面積裕度：h =(alac)/ac =68. 5%30%。傳熱面積裕度合適，滿足要求。4. 4 循環(huán)流量校核4.4. 1循環(huán)系統(tǒng)推動力：i.當(dāng)x=l/3

32、«xe 時(shí)=4.12= (l-x)/xj9(/?v/pj1rl =xtt(x?z+2ixzz+ir兩相流的液相分率:=0.403兩相流平均密度：ptp = p (i-尺)+廠凡=178.0013kg/m ii. 當(dāng)又= ；ve時(shí)xi = 1.344x： (i-449(/v 廣 ji/waxtt兩相流的液相分率：r、7¥(xj+21x,z+1)兩相流平均密度：ptp=pryphrl 根據(jù)課程設(shè)計(jì)表3 19將：1-0. 9m,.5-0.2413=120.612kg/m3 則循環(huán)系統(tǒng)的推動力lcdprp,p lprp /4. 4. 2循環(huán)阻力zpf：g - 5071.036308

33、pa1)管程進(jìn)出u阻力api w進(jìn)口管內(nèi)質(zhì)量流速：g = 01s5d2 =586. 1994964kg/(m2 釜液進(jìn)口管laj流動雷諾數(shù)：re = =2526721. 967s)進(jìn)口管內(nèi)流體流動摩擦系數(shù):0.7543mb兒=0.01227 +/?°38= 0.015053379進(jìn)u管長度與局部阻力當(dāng)量長度："0 0254)2 =29. 29864422m0.3426(dz./0.254-0.1914)管積進(jìn)出apj = g2di pb=777. 6076952pa2)傳熱管顯熱段阻力ap2re0.785<2rdfiaz,=327.1202547kg/(m2 s)=1

34、12800.0878義=0.01227 +lrc0.7543ap, = 2 x ' di 2pb =0.021341237 =6.750578333 pa3)傳熱管蒸發(fā)段阻力ap3 氣相流動阻力apv3 gv =xg=43.61603396kg/(m2 s)rev =106771.197av=0.01227 +0.7543=0.021532571d i =86. 42859008paa.液相流動阻力apl3 gl=g-gv=283.5042207kg/(m2 s)re =処=694012.7802;o.7543 =0.016818042 a 乙0.01227 h n()38256.08

35、83954paap3=(ap；ap4)4 = 2469.48913pa2)管內(nèi)動能變化產(chǎn)生阻力ap4動量變化引起的阻力系數(shù):'/1 22m =(1zsl + £l_1 = 2.239504707rl pv (hl)p4 = g2m/ph= 614.7874821pa5.管程出口段阻力ap5 a.氣相流動阻力apv5w =299.0813757kg/(mz s)gv=xg =59.81627514kg/(m2 s)管程出u長度與局部阻力的當(dāng)量長度之和：(什/0.0254)2=40.78699237m匕0.3426(/x/0.0254-0.1914)rev =1=2562508.

36、727;n0.7543 = 0.015038543a =001227+ lapv5 = ay -x=25.94989668dib. 液相流動阻力apl5 gl = g - gv =239.2651006kg/(m2 s) re£= 1443841.124zjo二，=0.015712918£ g2=人=134. 4613217 pa< 2aap5=(ap+ap4)4 = 1027.923349pa所以循環(huán)阻力：ap2 + ap3 + ap4 + ap5=4896. 5582pa 又因29=5071. 036308pa所以(apo-apr) /apd=0. 0344067

37、88,在 0.01 0.05 范圍內(nèi)，故滿足循 環(huán)流量校核要求。第5章輔助設(shè)備設(shè)計(jì)5.1輔助容器的設(shè)計(jì)5.1.1進(jìn)料罐（低溫高壓貯料,泡點(diǎn)進(jìn)料）-9°c 111 乙烯 p li =377.95kg/m3乙烷 pl2 =421.035kg/m3 壓力為進(jìn)口管壓力=2600 + pghf xn=2.613mpa 2v:為進(jìn)料板實(shí)際板數(shù)減1 （由上至下）。由上面的計(jì)算可知進(jìn)料xf=65% _>w|. =63.41% 一 100 ,則久 63.41100-63.41 =392.66 kg/m1377.95421.035進(jìn)料狀態(tài)下的平均分子量：m =0.65*28.05+0.35*30.

38、07=28.757進(jìn)料質(zhì)量流量：fmh=28.757f=5176.26kg/h 充系數(shù)取：k=0.7 取停留時(shí)間：x為5天，即x=120ht7 x進(jìn)料罐容積：v =2259. 87m3ptk圓整后取v=1410m311 -9°c是對應(yīng)該壓力下混合物的泡點(diǎn)。查取方法同求塔底溫度類似。5. 1.2回流罐（-17°c低溫保存）質(zhì)量流量 lmh=28. 05l-16074. 33kg/h 設(shè)凝液在inj流罐中停留吋間為0.5h,填充系數(shù)*=0.7t x則回流罐的容積v = -= 28.5m3 取v=30m35. 1.3塔頂產(chǎn)品罐（-17°c低溫保存）質(zhì)量流量 dmh=28

39、.05d=3297.28kg/h；產(chǎn)品在產(chǎn)品罐中停留吋間為120h,填充系數(shù)*=0.7則產(chǎn)品罐的容積v = l= 1403.3n?取v= 1405m3pl#5.1.4釜液罐（5.0°c低溫保存）取停留時(shí)間為5天，即x=120h質(zhì)量流量 wmh=30.07w =1877.87 kg/h 則釜液罐的容積v = 738.62m3取v=740m35. 2泵的設(shè)計(jì)5. 2. 1進(jìn)料泵（兩臺，一用一備） 取液體流速：u=2. om/s 液體密度:么=392.66 kg/ m3 s = s/a =0.00365 m3/s/ibs =0048m依#化，丁.原理（上）附錄s-s2.1可以選取57x2.

40、5mm型無縫鋼管 di=52mm液體混合粘度粘度3+（1-x,.）a21/3）3=0. 062215取 e 二0. 2相對粗糙度：e /d=0. 0035re = - = 3.2xlo5 a查得：x =0.026 取管路長度：l=80m取90度彎管4個(gè)（=0.75,截止閥一個(gè)=6. 4,文氏管流量計(jì)1個(gè)么二12 d突然擴(kuò)大=1,突然縮小=0.5詠=（af + = 4.177州d 。lg pgaz=20m （估計(jì)值）則/ = az + m + + ya/ = 24.3mp8 is 乙j2w-3600 = 10. 015mvh 4選取泵的型號:65y-60b揚(yáng)程：38m流量:19. 8m3 /h

41、5. 2. 2回流栗（兩臺，一備一*用）取液體流速：u=2m/s lvs = ms ao. 0114m3/sd = j vs = 0.084m管規(guī)格力少89 x 2.5mmv皿液體粘度 / = 0.05745z?zpa - s取 e =0. 2相對粗糙度：e /d=0. 00225re = = 7.4xl05 a閥一個(gè)，文氏管流量計(jì)1個(gè)查得：x =0.025 取管路長度：l=80m 取90度彎管4個(gè)，7.22maz = 35m “權(quán)十做則- = az +縶備+ w,l, =,3600.45. 91m7h選取泵的型號：80y-60揚(yáng)程：60m 流量：50m3 /h 5. 2. 3釜液泵（兩臺，一

42、備一用）取液體流速：u=2m/s vs = wms/pl =0. 0012m/s取管路規(guī)格038x2.5 液體粘度 / = 0.05766mpa - s 取 e =0. 2相對粗糙度：e /d=0. 00526 re = = 3.5xl05查得：x =0. 03取管路長度：l=80m取90度彎管4個(gè)，截止閥一個(gè)，文氏管流量計(jì)1個(gè)az=5m （估計(jì)值）貝 lj/ = az + m + + v = 12.5mps 2glvh =-6/2w3600 = 4. 3m7h 4選取泵的型號：50y-60b 揚(yáng)程：38m 流量：9. 9m3 /h5. 2. 4塔頂產(chǎn)品泵（兩臺，一備一用）取液體流速：u=2m

43、/s m/vs = wms/pl =0. 00267m/s d ;4wvs = 0.038mtui取管路規(guī)格045x2.5 取 £ =0. 2相對粗糙度：e /d=0. 0044re = = 3.2xl05 a文氏管流量計(jì)1個(gè)截止閥一個(gè)，查得：x=0. 03 取管路長度：l=80m 取90度彎管4個(gè)，1 + s/g-,.ya2 4dpg10.8maz=35m （估計(jì)位）lvh - du -3600 = 8. 2m!/h 4選取泵的型號：50y-60a揚(yáng)程：49m 流量：11.2m3/h5.3塔頂冷凝器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)條件項(xiàng)目物料、物性殼程管程進(jìn)口出口進(jìn)口出口物料液氨氨的氣液 兩相99%乙烯

44、1乙烷 汽態(tài)同左液態(tài)溫度cc)-50. 0°c-33. 4°c-17°c-17°c壓力（mpa絕壓）0.1013250.1013252.62.6利用液氨蒸發(fā)吸熱的性質(zhì)可以把塔頂乙烯汽體冷凝。常壓下液氨沸點(diǎn)為33.4 "c。qk = vv，s xrw=1543. 7kw假設(shè)換熱系數(shù)k=1200w/m2. k需要換熱面積為kat- =54. 3 m2若選擇25x2型換熱管管心距為32mm,管長3m,則需要管數(shù)231根。第6章管路設(shè)計(jì)進(jìn)料管線取料液流速：u=2m/s貝gifys =0.048m、v 7lii取管+規(guī)格057x2.5。其它各處管線類似求

45、得如下:名稱管內(nèi)流體流速（m/s）管線規(guī)格（mm）進(jìn)料管2.0057x2.5頂蒸氣管10075.9x2.5頂產(chǎn)品管2.00 5x2.5回流管2.089x2.5釜液流出管2.038x2.5塔底蒸氣回流管10159x2.5儀表接管/025x2.5第7章控制方案精餾塔的控制方案要求從質(zhì)量指標(biāo)、產(chǎn)品產(chǎn)量和能量消耗三個(gè)方面進(jìn)行綜 合考慮。精餾塔最直接的質(zhì)量指標(biāo)是產(chǎn)品濃度。巾于檢測上的困難，難以 直接按產(chǎn)品純度進(jìn)行控制。最常用的間接質(zhì)量指標(biāo)是溫度。將本設(shè)計(jì)的控制方案列于下表序號位置用途控制參數(shù)介質(zhì)物性p i(kg/m3)操作參數(shù)1fic-01進(jìn)料流量控制08700kg/h乙烷、乙烯p l=392. 686

46、40 kg/h2fic-02冋流定量控制020100kg/h乙烯p l=390. 120057 kg/h3p1c-01塔壓控制03mpa乙烷p v=44. 632626kpa4iiic-02冋流罐液血控制0lm乙烯p l=390. 10. 8m5hic-01釜液而控制03. 5m乙烷p ,=402. 353m6tic-01釜溫控制rio°c乙焼p i=402.354. 3°c第8章經(jīng)濟(jì)分析初步的經(jīng)濟(jì)分析主要包括項(xiàng)總投資估算、主要設(shè)備費(fèi)用佔(zhàn)算、項(xiàng)生產(chǎn)成木分析、項(xiàng) 目經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)等兒個(gè)方面。其中，項(xiàng)目總投資一般由固定資產(chǎn)投資、流動資金、建設(shè) 期貸款利息等幾部分組成。1)總固定資

47、產(chǎn)投資采用費(fèi)用系數(shù)法，以項(xiàng)目設(shè)備投資為依據(jù)，分別采用不同系數(shù)估算建筑工程費(fèi)、安裝費(fèi)、 工藝管路費(fèi)以及其他費(fèi)用等。計(jì)算公式如下：定=|尺設(shè)備0 + 6 + 尺2 + 尺3 +4）x115建筑工程費(fèi)用系數(shù)r1，取0.72;安裝工程費(fèi)用系數(shù)r2,取0.15;工藝管道費(fèi)用系數(shù)r3,取0.35;其他費(fèi)用系數(shù)r4,取0.37;設(shè)備投資額&的估算，一般取主要設(shè)備的總價(jià)，然后乘以與次要設(shè)備、備品配件的投 資及運(yùn)雜費(fèi)相關(guān)的費(fèi)用系數(shù)，通常該系數(shù)可取為1.2。計(jì)算公式如下：尺設(shè)備：尺主設(shè)備1.2課程設(shè)計(jì)中涉及的主要設(shè)備有精餾塔、再沸器、冷凝器。由于冷凝器不進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)， 因此其費(fèi)用采用比例系數(shù)估算。計(jì)算公式

48、如下：k主設(shè)備=&精餾再沸器x 2精餾塔設(shè)備估算采用重量法計(jì)算，計(jì)算公式如下：尺精榴=灰塔體x cm+wi x °板（塔體材料cm殼取12000元/噸；塔板材料cm板單價(jià)取60000元/噸，此材料價(jià)格已 考慮加工因素）精餾塔塔體重景主耍由封頭重景和殼體重景組成。w塔體+ 0.8116dv/?d力塔體直挽/m，l力塔高/m，p為材料密度7.85t on/m3 t為壁厚/m，其估算公式如k:t = la5x pc° 2 - pc<!>為焊接效率分?jǐn)?shù)，取0.8;o殼體最大許用應(yīng)力，取189mpa；pc為設(shè)計(jì)壓力，可取操作壓力的1.15倍; 精餾塔塔板重量計(jì)算公

49、式如下：灰塔板二0.2兀d2對板乂 p 乂 n敏再沸器蜇量主要由換熱器殼體、管束和折流板蜇量之和進(jìn)行估算，計(jì)算公式如下：灰再沸器=（w殼體+ w管朿+灰折流板）/0.86再沸器殼體厚度估算參見精餾塔塔體厚度估算公式，推薦再沸器殼程設(shè)計(jì)壓力為 1.5mpa,計(jì)算公式如下：w殼體=ndt%p x （l管長+2 x h封頭）再沸器管束重量估算：束_管徑管數(shù)再沸器折流板重量估算：w折流板=0.8;rd殼徑？折流板竭斤流/4再沸器設(shè)備估算采用重量法計(jì)算，計(jì)算公式如下：=x再沸器材料cm再沸器取36000元/噸。由以上公式及經(jīng)驗(yàn)值計(jì)算得到：尺 =51w，尺灘器=7.22w,;定=234w所以項(xiàng)口總投資約為

50、308.86萬元。2）項(xiàng)目成木項(xiàng)口成木主要包括直接生產(chǎn)成木和設(shè)備折舊成木。原材料及輔助材料費(fèi)由各項(xiàng)原材料、輔助材料（包括催化劑、溶劑、乜裝材料等）的消 耗量乘以單價(jià)而得。公用工程費(fèi)按照公用工程的消耗量（水、電、蒸汽、冷劑等）乘以單價(jià)來定。設(shè)備折舊成本指設(shè)備在使用過程中逐年消耗麼損和損耗的補(bǔ)償。對于化工廠而言，一般 取總設(shè)備費(fèi)用10%。項(xiàng)r成本費(fèi)約為23861.064萬元/年。項(xiàng)0經(jīng)濟(jì)性一般通過投資回收期來評估，即項(xiàng)0的凈收益抵償全部投資所需要的吋間。 投資回收期（年）=總投資/年浄利潤年凈利潤又稱稅后利潤，由毛利潤扣除稅費(fèi)算得，稅率一般可取25%。毛利潤由年度銷售總收入減去總成木算得。一般年度

51、銷售總收入可由年度產(chǎn)品總銷售量 乘以全年產(chǎn)品均價(jià)進(jìn)行估算。經(jīng)初步計(jì)算，該項(xiàng)目銷售額為25512.65萬元/年，毛利為1342.72萬元/年，凈利潤為 1007.043萬元/年。投資回報(bào)期約為0.34年。第9章設(shè)計(jì)評述及心得為期兩周的課程設(shè)計(jì)使我更其體地認(rèn)識了 cj己所學(xué)的專業(yè)課程和知識。在完成的過 程中，需要結(jié)合包括化工原理，化工熱力學(xué)，物理化學(xué)等方面的知識，使我的知識體系 更完善，也增加了學(xué)習(xí)的實(shí)踐性。對于簡單的精餾塔的工藝設(shè)計(jì)過程中的各個(gè)步驟，我 都能簡要說出它的原理和步驟。對于上課吋涉及較少的工藝流程也更加熟悉理解。同吋 我也深深地感到化工設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和多因素性。看似簡單的過程往往需要很

52、多的知識， 而且總會有事先沒能想到的因素影響。在課程設(shè)計(jì)的過程中，有很多經(jīng)驗(yàn)數(shù)值的定理是在平時(shí)的學(xué)習(xí)屮很少接觸到的，但 這些在今后的工作實(shí)踐中真正實(shí)用的工具。另外，課設(shè)還讓我認(rèn)識到自己的諸多不足， 在平吋的學(xué)習(xí)中更多的關(guān)注放在課本上而忽略了一些實(shí)用技能，例如：excel, cad制圖 等計(jì)算機(jī)技能等，在今后的學(xué)習(xí)和生活中，我也會更加注重提高自身這方而的能力。附錄一主要符號說明符號意義與單位符號意義與單位a塔板上方氣體通道截面積m2f0氣體的動能因子kg1/2/(s*m1/2)aa塔板上有效傳質(zhì)區(qū)面積m2nt理論塔板數(shù)ad降液管截面積m2np實(shí)際塔板數(shù)ao板孔總截面積m2n浮閥個(gè)數(shù)at塔截面積m2p系統(tǒng)總壓力kpa組分分壓kpab液體橫過塔板流動時(shí)的平均寬度mq熱負(fù)荷w(kw)be塔板上邊緣寬度md餾出液摩爾流量kmol/hbd降液管寬度mf進(jìn)料摩爾流量kmol/hbs塔板上入口安定區(qū)寬度ml液相摩爾流量kmol/hbs塔板上出口安定區(qū)寬度inv氣相摩爾流量kmol/hc計(jì)算液泛速度的負(fù)荷因子w釜液摩爾流量kmol/hc20液體表面