標準文檔一、設計題目苯—氯苯填料精餾塔設計二、設計數據及條件原 料：苯和氯苯混合溶液，年處理能力為（ 7）萬噸（開工率 8000小時/年），原料中苯的質量分數（ 0.34學號后兩位）；進料熱狀態：自選。分離要求：餾出液中苯的質量分率不低于 95%釜殘液中苯的質量分率不大于0.3%（1-10號）操作壓力：常壓建廠地址：家鄉地區單板壓降： ≤0.7kpa。全塔效率： ET≥58%。三、設計要求（一）編制一份設計說明書，主要容包括：前言；流程與方案的選擇說明與論證（附流程簡圖）精餾塔主要工藝結構尺寸設計計算（包括塔徑、填料層高度、塔高的計算等）附屬設備的選型和計算（包括冷凝器、再沸器、塔構件：接管管徑、除沫器、液體分布器、液體再分布器、支撐板、手孔、裙座等）填料塔流體力學計算（壓力降、泛點率、氣體動能因子等）設計結果列表設計評價主要符號和單位表參考文獻致謝（二）繪制帶控制點的工藝流程圖（ 3號圖紙，CAD繪圖）實用大全標準文檔繪制精餾塔的工藝條件圖（ 2號圖實用大全標準文檔目 錄前言.......................................................................................................3符號說明...................................................................................................31概述與設計方案簡介...........................................................................51.1操作條件的確定........................................................................................................51.1.1操作壓力.....................................................................................................................51.1.2進料狀態.....................................................................................................................51.1.3加熱方式.....................................................................................................................51.1.4冷卻劑與出口溫度......................................................................................................51.1.5熱能的利用..................................................................................................................61.2確定設計方案的原則...............................................................................................61.2.1滿足工藝和操作的要求..............................................................................................61.2.2滿足經濟上的要求......................................................................................................61.2.3保證安全生產..............................................................................................................71.3流程的確定和說明....................................................................................................72.1物料衡算.....................................................................................................................82.1.1原料液及塔頂、塔底產品的摩爾分率.......................................................................82.1.2全塔物料衡算..............................................................................................................82.2理論塔板數估算........................................................................................................82.2.2氣液平衡線................................................................................................................102.2.3進料熱狀況參數..........................................................................................................112.2.4求最小回流比Rmin...................................................................................................112.2.5最佳回流比................................................................................................................122.2.6精餾段提餾段操作線................................................................................................142.2.7圖解法求理論板數....................................................................................................152.3各種操作條件及相關的物性估算.......................................................................162.3.1操作溫度估算............................................................................................................162.3.2平均摩爾質量估算....................................................................................................172.3.3液相平均粘度估算....................................................................................................182.3.4相對揮發度估算........................................................................................................202.3.5操作壓力估算............................................................................................................202.3.6平均密度估算............................................................................................................212.4氣液相負荷估算......................................................................................................232.4.1精餾段氣液相負荷....................................................................................................232.4.2提餾段氣液相負荷....................................................................................................243設備設計.............................................................................................243.1填料的選擇...............................................................................................................243.2塔徑的設計...............................................................................................................253.2.1精餾段塔徑................................................................................................................253.2.2提餾段塔徑................................................................................................................263.3填料層高度計算......................................................................................................27實用大全 第1頁共 40頁標準文檔目 錄前言.......................................................................................................3符號說明...................................................................................................31概述與設計方案簡介...........................................................................51.1操作條件的確定........................................................................................................51.1.1操作壓力.....................................................................................................................51.1.2進料狀態.....................................................................................................................51.1.3加熱方式.....................................................................................................................51.1.4冷卻劑與出口溫度......................................................................................................51.1.5熱能的利用..................................................................................................................61.2確定設計方案的原則...............................................................................................61.2.1滿足工藝和操作的要求..............................................................................................61.2.2滿足經濟上的要求......................................................................................................61.2.3保證安全生產..............................................................................................................71.3流程的確定和說明....................................................................................................72.1物料衡算.....................................................................................................................82.1.1原料液及塔頂、塔底產品的摩爾分率.......................................................................82.1.2全塔物料衡算..............................................................................................................82.2理論塔板數估算........................................................................................................82.2.2氣液平衡線................................................................................................................102.2.3進料熱狀況參數..........................................................................................................112.2.4求最小回流比Rmin...................................................................................................112.2.5最佳回流比................................................................................................................122.2.6精餾段提餾段操作線................................................................................................142.2.7圖解法求理論板數....................................................................................................152.3各種操作條件及相關的物性估算.......................................................................162.3.1操作溫度估算............................................................................................................162.3.2平均摩爾質量估算....................................................................................................172.3.3液相平均粘度估算....................................................................................................182.3.4相對揮發度估算........................................................................................................202.3.5操作壓力估算............................................................................................................202.3.6平均密度估算............................................................................................................212.4氣液相負荷估算......................................................................................................232.4.1精餾段氣液相負荷....................................................................................................232.4.2提餾段氣液相負荷....................................................................................................243設備設計.............................................................................................243.1填料的選擇...............................................................................................................243.2塔徑的設計...............................................................................................................253.2.1精餾段塔徑................................................................................................................253.2.2提餾段塔徑................................................................................................................263.3填料層高度計算......................................................................................................27實用大全 第1頁共 40頁標準文檔目 錄前 言 8符號說明 81概述與設計方案簡介 101.1 操作條件的確定 10 操作壓力 10 進料狀態 10 加熱方式 10 冷卻劑與出口溫度 10 熱能的利用 111.2 確定設計方案的原則 11 滿足工藝和操作的要求 11 滿足經濟上的要求 11 保證安全生產 121.3 流程的確定和說明 122.1 物料衡算 13 原料液及塔頂、塔底產品的摩爾分率 13 全塔物料衡算 132.2 理論塔板數估算 13 氣液平衡線 15 進料熱狀況參數 16 求最小回流比 Rmin 16 最佳回流比 17 精餾段提餾段操作線 19 圖解法求理論板數 202.3 各種操作條件及相關的物性估算 21 操作溫度估算 21 平均摩爾質量估算 22 液相平均粘度估算 23 相對揮發度估算 25 操作壓力估算 25 平均密度估算 262.4 氣液相負荷估算 28 精餾段氣液相負荷 28實用大全標準文檔 提餾段氣液相負荷 293設備設計 293.1 填料的選擇 293.2 塔徑的設計 30 精餾段塔徑 30 提餾段塔徑 313.3 填料層高度計算 32 精餾段的填料層高度 32 提餾段的填料層高度 32 精餾塔的填料層總高度 323.4 填料層壓降的計算 324輔助設備的計算及選型 344.1 接管設計 34 進料管 34 回流管 35 塔底出料管 35 塔頂蒸汽出料管 35 塔底進氣管 364.2 法蘭 364.3 筒體與封頭 37 筒體 37 封頭 374.4 其他塔附件 37 裙座 37 吊柱 37 人孔手孔 374.5 塔總體高度設計 37 塔的頂部空間 37 塔的底部空間 38 塔的立體高度 384.6 附屬設備 38 塔頂冷凝器 38 原料預熱器 39 再沸器 40 進料泵 41 回流泵 415設計結果明細表 425.1 物料衡算計算結果 425.2 精餾塔工藝條件及有關物性數據計算結果 425.3 精餾塔工藝設計結果 435.4 接管尺寸計算結果 43設計評述 43參考文獻 44實用大全標準文檔實用大全標準文檔前 言在化工生產中，精餾是最常用的單元操作 ,，是分離均相液體混合物的最有效方法之一，在煉油、化工、石油化工等工業中得到廣泛應用。 塔設備一般分為級間接觸式和連續接觸式兩大類。前者的代表是板式塔，后者的代表則為填料塔。隨著石油化工的發展，填料塔日益受到人們的重視，填料塔技術有了長足的進步，涌現出不少高效填料與新型塔。苯和氯苯的分離對于工業生產具有重要的意義 填料塔是塔設備的一種。塔填充適當高度的填料，以增加兩種流體間的接觸表面。結構較簡單，檢修較方便。廣泛應用于氣體吸收、蒸餾、萃取等操作。據有關資料報道塔設備的資料費用占整個投資的費用的較大比例。因此，塔設備的設計和研究，受到化工和煉油行業的極大重視。根據設計任務書，此塔設計為填料精餾塔 。符號說明英文字母Aa---- 塔板的開孔區面積， m2Af---- 降液管的截面積， m2Ao---- 篩孔區面積， m2PPAT----塔的截面積， m2C----負荷因子，無因次C20----表面力為 20mN/m的負荷因子do----篩孔直徑t----篩孔的中心距Wc----邊緣無效區寬度Wd----弓形降液管的寬度Ws----破沫區寬度u’o----液體通過降液管底隙的速度D----塔徑，m

ev----液沫夾帶量， kg液/kg氣ET----總板效率R----回流比Rmin----最小回流比M----平均摩爾質量 kg/kmoltm----平均溫度 ℃g----重力加速度 9.81m/s2Z----板式塔的有效高度θ----液體在降液管停留時間Fo---- 篩 孔 氣 相 動 能 因 子kg1/2/(s.m1/2)hl----進口堰與降液管間的水平距離mhc----與干板壓降相當的液柱高度 mhd----與液體流過降液管的壓降相當實用大全標準文檔的液注高度 mhf----塔板上鼓層高度 mhL----板上清液層高度 mh1----與板上液層阻力相當的液注高度mho----降液管的義底隙高度 mhow----堰上液層高度 mhW----出口堰高度 mh′W----進口堰高度 mhσ----與克服表面力的壓降相當的液注高度 m△----氣體通過每層篩板的壓降H----板式塔高度 mHB----塔底空間高度 mHd----降液管清液層高度 mHD----塔頂空間高度 mHF----進料板處塔板間距 mHP----人孔處塔板間距 mHT----塔板間距mH1----封頭高度 mH2----裙座高度 mK----穩定系數lW----堰長 mLh----液體體積流量 m3/hLs----液體體積流量 m3/sn----篩孔數目P----操作壓力 KPa

△P---壓力降 KPa△Pp---氣體通過每層篩的壓降KPaT----理論板層數u----空塔氣速 m/su0,min----漏夜點氣速 m/suo’----液體通過降液管底隙的速度m/sVh----氣體體積流量m3/hVs----氣體體積流量m3/sWc----邊緣無效區寬度mWd----弓形降液管寬度mWs----破沫區寬度 mZ---- 板式塔的有效高度 m下標max----最大的min----最小的L----液相的V----氣相的希臘字母δ----篩板的厚度 mθ----液體在降液管停留的時間 sυ----粘度 mPa.sρ----密度kg/m3σ----表面力 N/mφ----開孔率無因次α----質量分率 無因次實用大全標準文檔概述與設計方案簡介1.1 操作條件的確定確定設計方案是指確定整個精餾裝置的流程、 各種設備的結構型式和某些操作指標。例如組分的分離順序、塔設備的型式、操作壓力、進料熱狀態、塔頂蒸汽的冷凝方式、余熱利用方案以及安全、調節機構和測量控制儀表的設置等。下面結合課程設計的需要，對某些問題作些闡述。 操作壓力蒸餾操作通常可在常壓、加壓和減壓下進行。確定操作壓力時，必須根據所處理物料的性質，兼顧技術上的可行性和經濟上的合理性進行考慮。例如，采用減壓操作有利于分離相對揮發度較大組分及熱敏性的物料，但壓力降低將導致塔徑增加，同時還需要使用抽真空的設備。對于沸點低、在常壓下為氣態的物料，則應在加壓下進行蒸餾。當物性無特殊要求時，一般是在稍高于大氣壓下操作。但在塔徑相同的情況下，適當地提高操作壓力可以提高塔的處理能力。有時應用加壓蒸餾的原因，則在于提高平衡溫度后，便于利用蒸汽冷凝時的熱量，或可用較低品位的冷卻劑使蒸汽冷凝，從而減少蒸餾的能量消耗。 進料狀態進料狀態與填料層高度、塔徑、回流量及塔的熱負荷都有密切的聯系。在實際的生產中進料狀態有多種，但一般都將料液預熱到泡點或接近泡點才送入塔中，這主要是由于此時塔的操作比較容易控制，不致受季節氣溫的影響。此外，在泡點進料時，精餾段與提餾段的塔徑相同，為設計和制造上提供了方便。這里根據任務要求選用飽和蒸汽進料。1.1.3加熱方式這里根據任務要求選用間接蒸汽加熱。1.1.4冷卻劑與出口溫度冷卻劑的選擇由塔頂蒸汽溫度決定。如果塔頂蒸汽溫度低，可選用冷凍鹽水或深井水作冷卻劑。如果能用常溫水作冷卻劑，是最經濟的。水的入口溫度由氣溫決定，出口溫度由設計者確定。冷卻水出口溫度取得高些，冷卻劑的消耗可以減少，但同時溫度差較小，傳熱面積將增加。冷卻水出口溫度的選擇由當地水資源確定，實用大全標準文檔但一般不宜超過50℃，否則溶于水中的無機鹽將析出，生成水垢附著在換熱器的表面而影響傳熱。 熱能的利用精餾過程是組分反復汽化和反復冷凝的過程，耗能較多，如何節約和合理地利用精餾過程本身的熱能是十分重要的。選取適宜的回流比，使過程處于最佳條件下進行，可使能耗降至最低。與此同時，合理利用精餾過程本身的熱能也是節約的重要舉措。若不計進料、餾出液和釜液間的焓差，塔頂冷凝器所輸出的熱量近似等于塔底間接蒸汽所輸入的熱量，其數量是相當可觀的。然而，在大多數情況，這部分熱量由冷卻劑帶走而損失掉了。如果采用釜液產品去預熱原料，塔頂蒸汽的冷凝潛熱去加熱能級低一些的物料，可以將塔頂蒸汽冷凝潛熱及釜液產品的余熱充分利用。1.2 確定設計方案的原則確定設計方案總的原則是在可能的條件下，盡量采用科學技術上的最新成就，使生產達到技術上最先進、經濟上最合理的要求，符合優質、高產、安全、低消耗的原則。為此，必須具體考慮如下幾點： 滿足工藝和操作的要求所設計出來的流程和設備，首先必須保證產品達到任務規定的要求，而且質量要穩定，這就要求各流體流量和壓頭穩定，入塔料液的溫度和狀態穩定，從而需要采取相應的措施。其次所定的設計方案需要有一定的操作彈性，各處流量應能在一定圍進行調節，必要時傳熱量也可進行調整。因此，在必要的位置上要裝置調節閥門，在管路中安裝備用支線。 計算傳熱面積和選取操作指標時， 也應考慮到生產上的可能波動。再其次，要考慮必需裝置的儀表 (如溫度計、壓強計，流量計等 )及其裝置的位置，以便能通過這些儀表來觀測生產過程是否正常，從而幫助找出不正常的原因，以便采取相應措施。 滿足經濟上的要求要節省熱能和電能的消耗，減少設備及基建費用。如前所述在蒸餾過程中如能適當地利用塔頂、塔底的廢熱，就能節約很多生蒸汽和冷卻水，也能減少電能消耗。又如冷卻水出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量，另方面也影響到所需傳熱實用大全標準文檔面積的大小，即對操作費和設備費都有影響。同樣，回流比的大小對操作費和設備費也有很大影響。降低生產成本是各部門的經常性任務，因此在設計時，是否合理利用熱能，采用哪種加熱方式，以及回流比和其他操作參數是否選得合適等，均要作全面考慮，力求總費用盡可能低一些。而且，應結合具體條件，選擇最佳方案。例如，在缺水地區，冷卻水的節省就很重要；在水源充足及電力充沛、價廉地區，冷卻水出口溫度就可選低一些，以節省傳熱面積。 保證安全生產例如苯屬易燃物料，不能讓其蒸汽彌漫車間，也不能使用容易發生火花的設備。又如，塔是指定在常壓下操作的，塔壓力過大或塔驟冷而產生真空，都會使塔受到破壞，因而需要安全裝置。以上三項原則在生產中都是同樣重要的。但在化工原理課程設計中，對第一個原則應作較多的考慮，對第二個原則只作定性的考慮，而對第三個原則只要求作一般的考慮。1.3 流程的確定和說明圖 1-1 工藝流程簡圖實用大全標準文檔2.1 物料衡算 原料液及塔頂、塔底產品的摩爾分率苯的摩爾質量為： 錯誤!未找到引用源。氯苯的摩爾質量為： 錯誤!未找到引用源。塔頂采出液中苯的摩爾分率：原料液中苯的摩爾分率：塔釜液中苯的摩爾分率： 全塔物料衡算每小時處理原料量：原料混合液的摩爾流量：聯列：塔頂產品的摩爾流量：塔底產品的摩爾流量：2.2 理論塔板數估算本次設計采用圖解法計算精餾塔的理論塔板數。因為該塔是常壓塔，所以精餾塔塔各處的壓強僅僅比常壓略高，根據常壓下苯 -氯苯汽液平衡數據來計算，即可實用大全標準文檔求出精餾塔的理論板數。 常壓下苯-氯苯汽液平衡數據根據苯-氯苯飽和蒸汽壓數據，計算得到常壓下苯-氯苯氣液平衡數據，及相對揮發度數據，計算方法如下：氣液平衡數據的計算（苯-A、氯苯-B，在101.325kPa＝760mmHg下），以100℃為例，換算得：pAo=101.08′1350=179.550kPa760pBo=101.08′293=38.969kPa760o101.08-38.969=0.442x=po-pBo=pA-pB179.550-38.969y=poAx=179.550′0.442=0.785p101.08以此類推，得出 101.325kPa下苯－氯苯的氣液平衡數據如下表所示，并記錄于下表1：表 1 常壓下苯 -氯苯汽液平衡數據溫度/℃8090100110120130131.8pio苯760102513501760225028402900mmH氯苯148205293400543719760go苯101.325136.325179.550234.080299.250377.720385.700pikPa氯苯19.68427.26538.96953.20072.21995.627101.325x=p-pBo1.00.6770.4420.2650.1270.0190oopA-pBy=poAx1.00.9130.7850.6140.3760.0p相對揮發度5.5.0004.6084.4004.1443.9503.816根據表 1中苯-氯苯氣液平衡數據繪制出 t-x-y圖，見下圖 2：實用大全標準文檔圖2-1 常壓下苯 -氯苯氣液平衡相圖 氣液平衡線繪制氣液平衡線，如下圖所示：實用大全標準文檔圖 2-2 氣液平衡線 進料熱狀況參數判斷進料熱狀況任務要求飽和液體進料。進料熱狀況參數q 求最小回流比 Rmin本次設計采用泡點進料， 則從圖中測得 錯誤!未找到引用源。，在圖2-1中作出，塔頂，進料及塔釜摩爾分率線，分別與對角線相交于點 A、E、C，進料摩爾分率線與氣液平衡線相交與 Q點，連接 AQ并延長至 Y軸，交點記為 P得到下圖 2-3：實用大全標準文檔圖 2-3 求最小回流比作圖在圖中測出 Q點的坐標，即 錯誤!未找到引用源。，又錯誤!未找到引用源。，則： 最佳回流比最小理論塔板數：利用吉利蘭關聯圖，計算R~NT如下：XYR/RminR(R-Rmin)/(R+1)(N-Nmin)/(N+1)NTN(R+1)實用大全標準文檔1.10.60800.03440.63018.772030.18481.20.66320.06650.58916.799727.94201.30.71850.09650.55715.517826.66751.40.77380.12460.52914.533525.77931.50.82910.15110.50413.746825.14351.60.88430.17600.48113.102924.69001.70.93960.19950.46112.566024.37281.80.99490.22160.44212.111324.16031.91.05010.24260.42511.721124.029721.10540.26250.40911.382423.96442.11.16070.28140.39511.085423.95192.21.21590.29930.38110.822823.98262.31.27120.31640.36910.588724.04922.41.32650.33260.35710.378824.14602.51.38180.34810.34610.189324.26832.61.43700.36290.33610.017324.41242.71.49230.37700.3279.860524.57532.81.54760.39050.3189.716924.75452.91.60280.40350.3099.584924.947931.65810.41590.3019.463125.15383.11.71340.42780.2939.350325.37083.21.76860.43920.2869.245525.59753.31.82390.45020.2799.148025.83303.41.87920.46070.2739.056926.07643.51.93450.47090.2678.971626.32673.61.98970.48070.2618.891626.58343.72.04500.49010.2558.816426.84593.82.10030.49920.2508.745627.11363.92.15550.50790.2448.678827.386142.21080.51640.2398.615627.66294.12.26610.52460.2358.555827.94374.22.32130.53250.2308.499028.22824.32.37660.54020.2268.445228.51604.42.43190.54760.2228.393928.80704.52.48720.55470.2178.345229.10084.62.54240.56170.2148.298729.39734.72.59770.56840.2108.254329.69634.82.65300.57490.2068.211929.99764.92.70820.58130.2038.171330.301152.76350.58740.8.132530.6065實用大全標準文檔 精餾段提餾段操作線取實際回流比： 錯誤!未找到引用源。，則精餾段操作線方程為：即泡點進料， q=1，那么提餾段操作線方程為：即 圖解法求理論板數由塔頂點 A開始，泡點回流，于是 錯誤!未找到引用源。，實用大全標準文檔在圖2-3中分別作出q線、氣液平衡線、精餾段操作線和提餾段操作線，然后從點(0.9648，0.9648)開始在操作線和氣液平衡線之間作梯級。然后，將圖解法的結果記錄在圖2-5中：圖 2-3 梯級圖由上圖 2-5可以看出，精餾段的理論板數 N精=3塊，提餾段的理論板數 N提=6塊(不包含再沸器 )，另外，梯級數為全塔的理論板數，即 NT=9塊(不包含再沸器 )，進料板位置 NF=4。另外，由上圖 2-3得，塔頂的氣相組成： 錯誤!未找到引用源。，液相組成： 錯誤!未找到引用源。；進料板的氣相組成： 錯誤!未找到引用源。，液相組成： 錯誤!未找到引用源。；塔釜的氣相組成： 錯誤!未找到引用源。，液相組成： 錯誤!未找到引用源。。實用大全標準文檔2.3 各種操作條件及相關的物性估算 操作溫度估算因為塔壓強僅略高于常壓，所以可以利用常壓下的苯 -氯苯氣液平衡數據估算出精餾塔各部位的的物料溫度。下面作出 T-x-y圖，記錄在下圖 2-4：圖 2-4 t-x-y 圖在圖2-4中讀出塔頂塔頂、進料板和塔釜溫度求塔頂塔頂溫度錯誤!未找到引用源。求進料板溫度錯誤!未找到引用源。求塔釜溫度錯誤!未找到引用源。精餾段的平均溫度錯誤!未找到引用源。估算實用大全標準文檔提餾段的平均溫度錯誤!未找到引用源。估算全塔的平均溫度錯誤!未找到引用源。估算 平均摩爾質量估算 塔液相估算塔頂：錯誤!未找到引用源。進料板：錯誤!未找到引用源。塔釜：錯誤!未找到引用源。精餾段：提餾段： 塔氣相估算塔頂：錯誤!未找到引用源。進料板上： 錯誤!未找到引用源。塔釜：錯誤!未找到引用源。精餾段：提餾段： 液相平均粘度估算 純液體粘度估算由塔頂溫度 錯誤!未找到引用源。、進料板錯誤!未找到引用源。、塔釜溫度錯誤!實用大全標準文檔未找到引用源。。查苯的粘度數據如表2所示：表2苯的粘度數據溫度(℃)80100120140粘度(mPa·s)0.3080.2550.2150.184查氯苯的粘度數據如表3所示：表3氯苯的粘度數據溫度(℃)80100120140粘度(mPa·s)0.4280.3630.3130.274利用插值法分別估算塔頂、進料板和塔底的液相粘度：塔頂液相粘度估算塔頂溫度錯誤!未找到引用源。 下苯的粘度估算：塔頂溫度錯誤!未找到引用源。 下氯苯的粘度估算：進料板上液相粘度估算進料板溫度 錯誤!未找到引用源。 下苯的粘度估算：進料板溫度 錯誤!未找到引用源。 下氯苯的粘度估算：塔釜液相粘度估算塔釜溫度錯誤!未找到引用源。 下苯的粘度估算：塔釜溫度錯誤!未找到引用源。 下氯苯的粘度估算：實用大全標準文檔 混合液粘度估算塔頂溫度錯誤!未找到引用源。 下混合液粘度：錯誤!未找到引用源。進料溫度錯誤!未找到引用源。 下混合液粘度：錯誤!未找到引用源。塔釜溫度錯誤!未找到引用源。 下混合液粘度：錯誤!未找到引用源。 平均粘度估算精餾段的平均粘度：提餾段的平均粘度： 相對揮發度估算塔頂的相對揮發度：進料板上的相對揮發度：塔釜的相對揮發度：實用大全標準文檔精餾段：提餾段： 操作壓力估算這里取每層塔板壓降：塔頂上的氣相壓強：進料的氣相壓強：塔釜的氣相壓強：精餾段的平均壓強：提餾段的平均壓強： 平均密度估算 塔液相估算由塔頂溫度錯誤!未找到引用源。、進料板錯誤!未找到引用源。、塔釜溫度錯誤!未找到引用源。。查《化學化工物性數據手冊 (有機卷)》299頁，得苯的密度數據如表 2所示：表 2 苯的密度數據溫度/℃80100120140實用大全標準文檔密度/(kg/m3)815.0792.5768.9744.1查《化學化工物性數據手冊(有機卷)》299頁，得氯苯的密度數據如表3所示：表3氯苯的密度數據溫度/℃80100120140密度/(kg/m3)10421019996.4972.9利用插值法分別估算塔頂、進料板和塔底的液相密度：塔頂液相密度估算塔頂溫度錯誤!未找到引用源。 下苯的密度估算：塔頂溫度錯誤!未找到引用源。 下氯苯的密度估算：那么，塔頂上液相密度估算：進料板上液相密度估算進料板溫度 錯誤!未找到引用源。 下苯的密度估算：進料板溫度 錯誤!未找到引用源。 下氯苯的密度估算：那么，進料板上液相密度估算：塔釜液液相密度估算實用大全標準文檔塔釜溫度錯誤!未找到引用源。 下苯的密度估算：塔釜溫度錯誤!未找到引用源。 下氯苯的密度估算：那么，塔釜液相密度估算：精餾段液相平均密度估算：提餾段液相平均密度估算： 塔氣相平均密度估算假設氣相為理想氣體，則塔頂：進料板：塔釜：精餾段氣相：實用大全標準文檔提餾段氣相：2.4 氣液相負荷估算 精餾段氣液相負荷 提餾段氣液相負荷實用大全標準文檔設備設計3.1 填料的選擇填料是填料塔的核心構件，它提供了氣液兩相相接觸傳質與傳熱的表面，與塔件一起決定了填料塔的性質。本設計選用規整填料，CY700型絲網波紋規整填料。規整填料是一種在塔按均勻圖形排布、整齊堆砌的填料，規定了氣液的通路，改善了溝流和壁流現象，壓降可以很小，可以提供更大的比表面積，在等溶劑中達到更高的傳質、傳熱效果。與散裝填料相比，規整填料結構均勻、規則、有對稱性，當與散裝填料有相同的比表面積時，填料孔隙率更大，具有更大的通量，單位分離能力大。名稱CY700型絲網波紋規整填料型號700型(CY)材料金屬絲網比表面積a/(m2/m3)712空隙率ε0.87氣相動能因子F/[m/s·(kg·m3)0.5]2.0（最大）每米填料理論板數1/m9壓降△P/(Pa/m)500A0.300K1.75適用圍精餾、吸收等3.2 塔徑的設計 精餾段塔徑精餾段：把以上數據代入貝恩 (Bain)—霍根(Hougen)關聯式：實用大全標準文檔即：得：取安全系數 0.70，則：精餾段空塔氣速的估算：根據經驗，得到精餾段的計算塔徑為：取精餾段的塔徑： 錯誤!未找到引用源。。實際空塔氣速：所以，安全系數估算：在允許圍之，所以初步認定符合設計要求。 提餾段塔徑提餾段：把以上數據代入貝恩 (Bain)—霍根(Hougen)關聯式：實用大全標準文檔即：得：取安全系數 0.76，則：提餾段空塔氣速的估算：根據經驗，得到提餾段的計算塔徑為：查閱相關國家標準，取提餾段的塔徑： 錯誤!未找到引用源。。實際空塔氣速：所以，安全系數估算：在允許圍之，所以初步認定符合設計要求。3.3 填料層高度計算本設計選用 HETP=600mm。 精餾段的填料層高度在精餾段，空塔氣速 u＝0.6001m/s，精餾塔的理論塔板數是 3。Z=HETP×NT=0.60×3=1.80m采用上述方法計算出填料層高度后，留出一定的安全系數，取 1.1實用大全標準文檔Z’=1.1Z=1.1×1.80=1.98m（取2.00m） 提餾段的填料層高度在提餾段，空塔氣速 u＝0.6204m/s，精餾塔的理論塔板數是 6。Z=HETP×NT=0.60×6=3.60m采用上述方法計算出填料層高度后，留出一定的安全系數，取 1.1Z’=1.1Z=1.1×3.60=3.96m（取4.00m） 精餾塔的填料層總高度Z=2.00＋4.00=6.00m3.4 填料層壓降的計算本設計中，填料的壓降值由埃克特通用關聯圖來計算。圖 4-1 通用壓降關聯圖WL0.5計算時，先根據有關物性數據求出橫坐標V值，再根據操作空塔氣速、WVL壓降填料因子以及有關的物性數據，求出縱坐標u2PV0.2值。通過作圖得出gL交點，讀出過交點的等壓線值，得出每米填料層壓降值。實用大全標準文檔查得，金屬波紋絲網填料的壓降填料因子 錯誤!未找到引用源。。精餾段的壓降橫坐標：縱坐標：查埃克特通用關聯圖，可得： ?p/Z=42×9.81=412.02pa/m因此，精餾段的壓降： ?p1=412.02×2.00=164.81pa提餾段的壓降橫坐標：縱坐標：查埃克特通用關聯圖，可得： ?p/Z=20×9.81=164.81pa/m因此，提餾段的壓降：?p1=164.81×4.00=.20pa精餾塔的壓降?p=164.81+.20=361.01pa輔助設備的計算及選型4.1 接管設計 進料管本設計采用直管進料管，管徑計算如下：實用大全標準文檔查《化工設備機械基礎》第 126頁，選取進料管參數如表 3-1所示：表 3-1 進料管參數公稱直徑/mm外徑/mm壁厚/mm孔截面積/cm250573.519.644.1.2回流管本設計采用直管回流管，取錯誤!未找到引用源。，管徑計算如下：查《化工設備機械基礎》第 126頁，選取回流管參數如表 3-2所示：表 3-2 回流管參數公稱直徑/mm外徑/mm壁厚/mm孔截面積/cm250573.519.644.1.3塔底出料管本設計采用直管出料，取錯誤!未找到引用源。，管徑計算如下：查《化工設備機械基礎》第126頁，選取塔底出料管參數如表3-3所示：表3-3塔底出料管參數公稱直徑/mm外徑/mm壁厚/mm孔截面積/cm250573.519.64實用大全標準文檔 塔頂蒸汽出料管本設計采用直管出氣，取 錯誤!未找到引用源。，管徑計算如下：查《化工設備機械基礎》第 126頁，選取塔頂蒸汽出料管參數如表 3-4所示：表 3-4 塔頂蒸汽出料管參數公稱直徑/mm外徑/mm壁厚/mm孔截面積/cm22502738518.754.1.5塔底進氣管本設計采用直管進氣，取錯誤!未找到引用源。，管徑計算如下：查《化工設備機械基礎》第126頁，選取塔底進氣管參數如表3-5所示：表3-5塔底進氣管參數公稱直徑/mm外徑/mm壁厚/mm孔截面積/cm22502738518.754.2 法蘭由于常壓操作，所有法蘭均采用標準管法蘭，帶頸平焊法蘭，由不同的公稱直徑，選用相應的法蘭。記錄如下：進料管法蘭名稱： SO50-0.6FF，HG/T標準號：HG20593-97；回流管法蘭名稱： SO50-0.6FF，HG/T標準號：HG20593-97；塔頂蒸汽出料管法蘭名稱： SO50-0.6FF，HG/T標準號：HG20593-97；塔頂蒸汽出料管法蘭名稱： SO250-0.6FF，HG/T標準號：HG20593-97；塔底進氣管法蘭名稱： SO250-0.6FF，HG/T標準號：HG20593-97。表15所選帶頸平焊法蘭尺寸一覽表接管 公稱 鋼管 連接尺寸 法蘭 厚度C實用大全標準文檔編號尺寸外徑帶頸平焊法DNA2法蘭螺栓孔螺孔螺栓孔蘭的法蘭頸質量法蘭與外徑中心圓直徑數量螺栓n/G/kg法蘭蓋D直徑KL個ThNR15057140110144M128061.501425057140110144M128061.501435057140110144M128061.501442502733752351812M16295129.02242502733752351812M16295129.0224.3 筒體與封頭 筒體壁厚選8mm，所用材質為A3。4.3.2封頭本設計采用橢圓形封頭，由公稱直徑1200mm，查《化工設備機械基礎》第229頁，選取橢圓形封頭參數如表6所示：表3-6橢圓形封頭參數公稱直徑曲面高度直邊高度表面積容積厚度質量DN/mmhi/mmho/mmF/m2V/m3δp/mmG/kg1200300251.6650.25581034.4 其他塔附件 裙座本設計采用圓筒形裙座，由于裙座徑＞ 800mm，故裙座壁厚取 16mm。基礎環徑： 錯誤!未找到引用源。基礎環外徑： 錯誤!未找到引用源。圓整：錯誤!未找到引用源。，錯誤!未找到引用源。，考慮到再沸器，裙座高度取3m，底角螺栓取 M36。 吊柱因設計塔徑 1200mm，可選用吊柱， s=900mm，L=3150mm，H=900mm實用大全標準文檔 人孔手孔本塔分兩段填料，需設置 4個人孔，每個人孔直徑為 450mm，在進料處，間距為1100mm，裙座上應開兩個人孔， 直徑為 450mm，人孔伸入塔部應與塔壁修平。4.5塔總體高度設計4.5.1塔的頂部空間指塔最上層塔板到塔頂封頭直邊的距離（不包括封頭）。為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，其高度要大于板間距，通常取塔徑的1.5~2.0倍。這里取塔徑的1.5倍，即1800mm。4.5.2塔的底部空間指塔底填料最底部到塔底封頭直邊的距離（不包括封頭）。要求如下：①塔底液面至提餾段填料最底部之間要留一定的間距(一般為1~2m)；這里預留1.20m的間距②塔底儲液空間依據儲存液體量停留時間3~8min而定。本設計停留時間取6分鐘。儲液空間高度計算方法=q’vL(m3/min)×停留時間(min)/塔截面積(m2)。=錯誤!未找到引用源。=1.337（這里取1.40米）塔底空間高度等于以上兩個高度之和，所以底部空間高度 2600mm。 塔的立體高度H=H頂+H底+H塔頂出氣管高度+H填料層高度+H進料高度+H裙座H=1800+2600+480+(2000+4000)+1100+3000=14.980m4.6附屬設備4.6.1塔頂冷凝器塔頂上升蒸汽經過冷凝器（全凝器）中，全部冷凝下來成為液體。一部分液體回流至塔，一部分再經冷卻器作為產品，或者上升蒸汽經過冷凝器（分凝器）部分實用大全標準文檔冷凝下來，作為回流液回流至塔，余下蒸汽再進入冷凝冷卻器，進而冷卻至一定溫度作為產品取出。大型設備的冷凝器采用列管式，為提高冷卻水的流速，通常安裝冷卻水在管流動，蒸汽在管外冷凝。另外，因水的對流傳熱系數一般較大，且易結垢，故選擇冷卻水走換熱器管程，苯走殼程，這樣冷凝器安裝和清洗均較方便。設換熱器采用逆流的方式，冷水的進口溫度為 25℃，設出口溫度為 35℃，根據管式換熱器用作冷凝器時的 K值圍表（見化工原理上冊 P