摘要苯酚是一種重要的有機(jī)化工原料，被廣泛地應(yīng)用于樹(shù)脂、醫(yī)藥、染料以及農(nóng)藥等行業(yè)。目前，生產(chǎn)工藝方法有多種：磺化法、氯化法、拉西法、環(huán)己烷法、苯直接氧化法、甲苯氧化法以及異丙苯法。本項(xiàng)目以本科畢業(yè)設(shè)計(jì)為背景，采用異丙苯法，年產(chǎn)15萬(wàn)噸苯酚，采用異丙苯、氧氣原料生產(chǎn)苯酚，項(xiàng)目中首先進(jìn)行了工藝流程的設(shè)計(jì)，得出了生產(chǎn)苯酚的反應(yīng)工段和分離工段，再采用AspenPlus軟件進(jìn)行模擬，得出了各裝置的物料能量衡算結(jié)果，再以物料能量衡算的結(jié)果進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算，其中主要對(duì)精餾塔T201進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，得出了其尺寸和負(fù)荷性能圖。還對(duì)換熱器、泵和部分管道進(jìn)行詳細(xì)的選型計(jì)算。最后采用CAD軟件進(jìn)行了流程圖的繪制。關(guān)鍵詞：苯酚；畢業(yè)設(shè)計(jì)；異丙苯；精餾塔；換熱器緒論概述苯酚是重要的化工原料。在我國(guó)，苯酚的市場(chǎng)非常好。苯酚作為一種重要的有機(jī)原料，用途十分廣泛。它主要用于制造酚醛樹(shù)脂，雙酚A，環(huán)氧樹(shù)脂，苯胺膠，烷基酚等，同時(shí)也廣泛用于醫(yī)藥，染料，農(nóng)藥，合成洗滌劑等行業(yè)[1]。近年來(lái)，由于我國(guó)電子通訊工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)和建筑業(yè)的發(fā)展，我國(guó)的苯酚、丙酮市場(chǎng)前景相當(dāng)不錯(cuò)。苯酚-丙酮下游產(chǎn)品也受到廣泛需要。目前，世界上最重要的苯酚、丙酮生產(chǎn)方法就是異苯丙法。異苯丙法生產(chǎn)出來(lái)的苯酚、丙酮占了世界苯酚生產(chǎn)總量的90%以上。異丙苯法是以苯和丙烯作為原材料，將它們經(jīng)過(guò)加成反應(yīng)生產(chǎn)異丙苯，再將反映生產(chǎn)的異丙苯氧化成過(guò)氧化氫異丙苯(CHP)，再將過(guò)氧化氫異丙苯分解成苯酚、丙酮[2]。苯酚的性質(zhì)苯酚的物理性質(zhì)表1-1苯酚的物理性質(zhì)中文名苯酚外文名Phenol別名石灰酸化學(xué)式C6H5OH分子量94.11CAS登入號(hào)108-95-2熔點(diǎn)℃43沸點(diǎn)℃181.9閃點(diǎn)℃85密度(g/ml)1.071折射率1.54飽和蒸氣壓(kPa)0.13(40.1℃)燃燒熱(kJ/mol)3050.6臨界壓力（MPa）6.13臨界溫度(℃)419.2辛醇/水分配系數(shù)的對(duì)數(shù)值1.46爆炸上限%（V/V）8.6爆炸下限%（V/V）1..7引燃溫度（℃）715溶解性混溶于醚、甘油、乙醇等物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)（1）苯酚苯酚具有特殊的臭味，但其稀溶液有甜味，且極易吸收空氣中的水分液化。腐蝕性極強(qiáng)。化學(xué)反應(yīng)能力強(qiáng)。可以與醛、酮；水楊酸發(fā)生反應(yīng)。與醛、酮反應(yīng)可產(chǎn)生醛樹(shù)脂、雙酚A與醋酐；與水楊酸反應(yīng)可產(chǎn)生醋酸苯酯和水楊酸酯。還可進(jìn)行鹵代、加氫、氧化、烷基化、羧基化、酯化、醚化等反應(yīng)。苯酚在常溫下為固體，加熱后為液體[3]。常溫下，苯酚與鈉不能發(fā)生完全反應(yīng)，將加熱后的苯酚與鈉反應(yīng)，苯酚會(huì)被還原，且隨著苯酚加熱溫度的不同，其衍射也不一樣，這回影響實(shí)驗(yàn)的效果。有人在教學(xué)中采取下面的方法實(shí)驗(yàn)，操作簡(jiǎn)單，取得了滿(mǎn)意的實(shí)驗(yàn)效果。在一支試管中加入2-3毫升無(wú)水乙醚，取一塊用濾紙吸干表面煤油的黃豆粒大小的金屬鈉，放入試管當(dāng)中，這時(shí)，鈉不與乙醚發(fā)生反應(yīng)。在向其中加入少量苯酚，并震蕩，這時(shí)鈉在試管中迅速消失，并伴有大量氣體的生成。這是為了讓苯酚與鈉的反應(yīng)順利進(jìn)行，所以在試管中加入無(wú)水乙醚[4]。產(chǎn)品的用途重要的有機(jī)化工原料中苯酚就是其中之一，我們可以利用它來(lái)制取酚醛樹(shù)脂、己內(nèi)酰胺、2,4-D、己二酸、雙酚A、水楊酸、苦味酸、五氯酚、酚n-乙酰乙氧基苯胺等化工產(chǎn)品及中間體，在化工原料、合成纖維、合成橡膠、醫(yī)藥、染料、涂料和煉油等工業(yè)中有著重要用途。此外，苯酚的水溶液可以使植物細(xì)胞內(nèi)染色體上蛋白質(zhì)與DNA分離，人們利用這個(gè)特點(diǎn)現(xiàn)將植物用苯酚肉業(yè)浸泡，后對(duì)DNA進(jìn)行染色[5]。

工藝方法苯酚生產(chǎn)方法的比較磺化法最早合成苯酚的方法是磺化法，早在1923年，美國(guó)的孟山都公司就已經(jīng)開(kāi)始研制投產(chǎn)。碘化法是將苯在濃硫酸的條件下發(fā)生磺化反應(yīng)，生成苯磺酸，再將生成的苯磺酸與亞硫酸鈉反應(yīng)，此反應(yīng)會(huì)生成苯磺酸鈉，再將苯磺酸鈉用氫氧化鈉堿熔生成苯酚鈉，最后苯酚鈉經(jīng)過(guò)酸化生成苯酚。下面是最后一個(gè)反應(yīng)的方程式[6]。此種方法適用于中小規(guī)模的生產(chǎn)，因?yàn)檫@種生產(chǎn)模式設(shè)備簡(jiǎn)單，產(chǎn)率較高。但需要消耗大量的濃硫酸和燒堿，而且對(duì)設(shè)備的腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重，且副產(chǎn)大量的亞硫酸鈉，利用價(jià)值很小，且造成很大的污染。因此，這種方法在國(guó)際上已經(jīng)淘汰，不再發(fā)展。氯化法用氯苯水解法合成苯酚的方法在1924年由美國(guó)道化公司研制。這種方法是讓苯與氯氣氧化生成氯苯，再將得到的氯苯在高溫高壓和催化劑的條件下與稀堿水發(fā)生水解反應(yīng)生成苯酚鈉，再將苯酚鈉酸化生成苯酚[8]。反應(yīng)方程式如下：此種方法需要大量的氯，這些氯主要來(lái)源于電解食鹽水，因此耗能較大：反應(yīng)中有HCl存在，腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重：水解條件相當(dāng)苛刻，溫度要達(dá)到400℃，壓強(qiáng)高達(dá)30Mpa，能耗大。雖然在污染問(wèn)題上得到了一定的改善，取代了磺化法，但仍舊沒(méi)有被廣泛采用。拉西法（氧氯化法）這種方法被稱(chēng)為拉西法的原因是這種方法首先由德國(guó)的拉西研究。它是對(duì)氯化法的改良。這種方法是鹽酸、苯、和空氣的混合物在固體氯化銅作為催化劑的條件下發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氯苯，再將氯苯通過(guò)熱水蒸汽，水解成苯酚和鹽酸。在此反應(yīng)中，鹽酸可以反復(fù)利用[9]。反應(yīng)方程式如下：此種方法操作條件溫和，但HCl有水存在時(shí)腐蝕性特別嚴(yán)重，溫度大于150℃時(shí)，用搪瓷材料防腐已經(jīng)不夠了，維修費(fèi)用較高,所以應(yīng)用不廣泛。環(huán)己烷法美國(guó)科學(xué)設(shè)計(jì)公司采用苯和氫生成環(huán)己烷，環(huán)己烷在催化劑的作用下被空氣氧化成環(huán)己醇，環(huán)己醇再脫氫生成苯酚[10]。反應(yīng)方程式如下：此法所需的氫由脫氫反應(yīng)生成，并循環(huán)使用，原料只需要苯和空氣，來(lái)源豐富。這種方法如果工業(yè)化成功，將是很好的方法。澳大利亞的孟山都公司小試成功，建成了2萬(wàn)噸/年的工廠(chǎng)，但后來(lái)又改成了異丙苯法，此法沒(méi)有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。苯直接氧化法苯在催化劑作用下直接被氧化生成苯酚[11]。反應(yīng)方程式如下此法一步完成，反應(yīng)簡(jiǎn)單，但催化劑選擇性低，中間產(chǎn)品復(fù)雜，且產(chǎn)品收率較低。這種方法經(jīng)過(guò)多年的研究依舊未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。如果能夠找到合適的催化劑和反應(yīng)條件，那么此種方法的工業(yè)化將不再是夢(mèng)。甲苯氧化法1955年，美國(guó)開(kāi)發(fā)了甲苯氧化法，這種方法是唯一一個(gè)不需要以苯為原材料的方法。這種方法是以甲苯為原材料，以銅鹽為催化劑，以空氣作為氧化劑生產(chǎn)苯酚[12]。反應(yīng)方程式如下：1978年美國(guó)魯姆斯公司提出了以甲苯為原料的氣相苯甲酸脫羧基法制苯酚的新工藝，它克服了液相法副產(chǎn)焦油和殘?jiān)嗟娜秉c(diǎn)。國(guó)際上此法與異丙苯法是目前競(jìng)爭(zhēng)最激烈的。但在理論上，脫羧降解要盡量少用，因?yàn)槟茉蠢貌缓侠怼Ｔ趪?guó)外，甲苯較便宜，比苯便宜20%~30%，它的成本較低，具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。而在我國(guó)。甲苯和苯價(jià)格相當(dāng)，此法使用較少[13]。異丙苯法雖然異丙苯法發(fā)展時(shí)間比較晚，幾十年就得到了迅速的發(fā)展。具體方法是苯和丙烯以AlCl3或固體磷酸為催化劑，進(jìn)行烷基化反應(yīng)（工業(yè)上又稱(chēng)烴化反應(yīng)）生成異丙苯，異丙苯在液相加熱，通入空氣，進(jìn)行催化氧化而生成過(guò)氧化氫異丙苯，再用酸分解成苯酚和丙酮[14,15]。具體反應(yīng)方程式如下：①烴化反應(yīng)②氧化反應(yīng)③酸分解此種方法腐蝕明顯減輕，污染也減輕，技術(shù)也相當(dāng)成熟。原材料可以來(lái)原十分豐富，可以來(lái)自于石油煉制的副產(chǎn)物。本設(shè)計(jì)工藝流程介紹本設(shè)計(jì)采用異丙苯法生產(chǎn)苯酚，以異丙苯和空氣（主要含氧氣和氮?dú)猓樵仙a(chǎn)苯酚。原料異丙苯用異丙苯原料泵P101增壓后，經(jīng)過(guò)E101產(chǎn)物原料換熱器，E102原料預(yù)熱器后與富氧空氣（O225%）通入氧化反應(yīng)器R101，發(fā)生氧化反應(yīng)生成過(guò)氧化氫異丙苯、二甲基芐醇等。反應(yīng)器設(shè)有氣液相兩個(gè)出口，反應(yīng)氣經(jīng)過(guò)E103反應(yīng)氣冷凝器水冷后去閃蒸罐V104氣液分離，氣相送往尾氣吸收工段，液相送往異丙苯回收工段，反應(yīng)液換熱后進(jìn)入異丙苯回收塔T101,塔頂回收異丙苯并排除不凝氣，塔底進(jìn)入T0102脫重塔，脫除副反應(yīng)產(chǎn)生的二甲基芐醇等重組分，塔頂過(guò)氧化氫異丙苯經(jīng)冷凝器E0201換熱后，由泵P0201送往反應(yīng)器R0201，反應(yīng)生成苯酚和副產(chǎn)物丙酮，反應(yīng)產(chǎn)物，送至分離塔T0201，塔底分離出苯酚產(chǎn)品，待冷卻后送至儲(chǔ)罐，塔頂餾出丙酮混合液并排除不凝氣，混合液送往精餾塔T0202,在塔頂?shù)玫奖碑a(chǎn)物，并排除不凝氣體，塔底餾出廢液送去廢水處理站。圖2-1工藝流程圖

物料與能量衡算概述物料衡算總論本項(xiàng)目擬建一套年產(chǎn)15萬(wàn)噸異丙苯法制苯酚氧化工段工藝設(shè)計(jì)。查找文獻(xiàn)得出工藝路徑，經(jīng)過(guò)化工軟件模擬得出工藝數(shù)據(jù)，由工藝設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)為設(shè)備設(shè)計(jì)，根據(jù)工藝數(shù)據(jù)確定設(shè)備類(lèi)型，再結(jié)合工藝數(shù)據(jù)和設(shè)備類(lèi)型計(jì)算得出設(shè)備尺寸。首先對(duì)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中主要反應(yīng)器和換熱器尺寸計(jì)算，得出數(shù)據(jù)算出輸送物料所需泵的功率和管道的尺寸。通過(guò)工藝路線(xiàn)來(lái)確定主產(chǎn)品和副產(chǎn)品以及三廢的組成。通過(guò)工藝路線(xiàn)與原料性質(zhì)確定產(chǎn)品成分，廢水，廢液，廢氣成分。根據(jù)最終數(shù)據(jù)評(píng)估項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性，工藝路線(xiàn)先進(jìn)性，生產(chǎn)方法合理性。物料衡算目的工藝流程確定后，進(jìn)行物料衡算是為了計(jì)算原料的投入量，根據(jù)轉(zhuǎn)換關(guān)系，計(jì)算產(chǎn)品和副產(chǎn)品的產(chǎn)量及產(chǎn)率，還有就是中間產(chǎn)物的量。物料衡算的結(jié)果也是能量和設(shè)備選型的基礎(chǔ)。對(duì)于現(xiàn)有設(shè)備，物料平衡可以澄清的插件和原料奏，找出在生產(chǎn)中的薄弱環(huán)節(jié)，為提高生產(chǎn)和提高管理的可靠基礎(chǔ)和明確的方向，并且可以被用作上的利用率的檢查原料和三個(gè)廢物處理甲裝置的完整性。物料衡算的過(guò)程是通過(guò)已知的物流產(chǎn)生的化學(xué)過(guò)程相對(duì)應(yīng)的平衡或物料分離過(guò)程的物料條件來(lái)確立其他未知的流量或者是物料組成。該過(guò)程的計(jì)算通式如下所示：累積在系統(tǒng)中=輸入輸出+總消耗在這個(gè)公式中，消耗項(xiàng)是有化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生或者消耗的量，累積量可以是正值也可以是負(fù)值。物料在體系中的停留量不是零時(shí)，該過(guò)程是一個(gè)不穩(wěn)定的過(guò)程，若停留量為零時(shí)，那該過(guò)程被認(rèn)定是一個(gè)穩(wěn)定的過(guò)程：進(jìn)量=出量+消耗穩(wěn)定過(guò)程中無(wú)化學(xué)反應(yīng)：進(jìn)料量=出料量物料衡算的方式可以以總的質(zhì)量、組分平衡或是元素平衡來(lái)衡量。物料衡算的形式如下表所示：表3-1物料衡算形式類(lèi)別衡算方式是否有化學(xué)反應(yīng)無(wú)有總式以總物料質(zhì)量為基準(zhǔn)符合符合以總物質(zhì)的量為基準(zhǔn)符合不符合組分式以組分質(zhì)量為基準(zhǔn)符合不符合以組分物質(zhì)的量為基準(zhǔn)符合不符合元素原子式以原子質(zhì)量為基準(zhǔn)符合符合以原子物質(zhì)的量為基準(zhǔn)符合符合物料衡算任務(wù)本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的苯酚生產(chǎn)工藝的操作方式、操作時(shí)間、主要任務(wù)如下：（1）操作方式：連續(xù)性操作（2）操作時(shí)間：8000h（3）主要任務(wù)：以順推法計(jì)算原料到產(chǎn)品的物料投入量、轉(zhuǎn)化量、產(chǎn)品產(chǎn)量。能量衡算概述本項(xiàng)目擬建一套年產(chǎn)15萬(wàn)噸異丙苯法制苯酚氧化工段工藝設(shè)計(jì)。工業(yè)操作過(guò)程中，物料的轉(zhuǎn)移也會(huì)帶動(dòng)能量的改變，轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，難免會(huì)在物料和能量上有所損失，一般物料損失和工藝的技術(shù)先進(jìn)程度有關(guān)，也和人員操作有關(guān)，損失一般比較小，能量的損失一般根據(jù)能量的大小而改變，過(guò)程中能量越大，損失越多。能量衡算的目的是確定生產(chǎn)過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)移和損失，以及設(shè)備熱負(fù)荷。根據(jù)能量衡算的結(jié)果以及設(shè)備的計(jì)算數(shù)據(jù)選擇合適的設(shè)備。熱量衡算原理熱量衡算的總方程式：其中，——表示輸入設(shè)備熱量的總和；——表示輸出設(shè)備熱量的總和；——表示損失熱量的總和。連續(xù)性的系統(tǒng)：Q其中，Q——設(shè)備的熱負(fù)荷。W——輸入系統(tǒng)的機(jī)械能。∑Hout——離開(kāi)設(shè)備的各物料焓之和。∑Hin——進(jìn)入設(shè)備的各物料焓之和。熱量的衡算的基準(zhǔn)是以單一設(shè)備為單位進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。能量衡算的點(diǎn)主要是物理進(jìn)出的變化和過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)變換帶來(lái)的能量差異。計(jì)算出各個(gè)部分的能量變化或儲(chǔ)蓄的能量，再根據(jù)熱量衡算的總方程式做平衡計(jì)算。計(jì)算過(guò)程中，會(huì)了解各個(gè)部分的能量變化量，根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整設(shè)備能量輸入和輸出，做到節(jié)能減耗。熱量衡算任務(wù)本次苯酚的設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝。需要進(jìn)行熱量衡算的有以下幾個(gè)任務(wù)：（1）在運(yùn)輸?shù)脑O(shè)備方面，需要確定設(shè)備具體的運(yùn)轉(zhuǎn)功率等參數(shù)，為后面的設(shè)備選型提供參考依據(jù)。（2）圍繞單元操作計(jì)算的方面上，比如某個(gè)塔的熱量衡算，需要確定它的具體熱負(fù)荷數(shù)值，并以此來(lái)計(jì)算冷熱工程的用量。（3）在反應(yīng)器的反應(yīng)溫度設(shè)計(jì)上，需要計(jì)算額外的加熱量或者冷卻量，并以此來(lái)確定冷熱工程的工程用量數(shù)值。1B9流程模擬本次設(shè)計(jì)采用aspenV11.0進(jìn)行模擬，物料流程如下圖所示：圖3-1流程模擬圖物料衡算經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算后，得到如表所示的物料衡算結(jié)果：表3-2進(jìn)出料流股表單位111011121113質(zhì)量流量kg/hr89715.282869900.724919814.5579O2kg/hr309.0707309.07070.0000N2kg/hr1707.09441707.09440.0000YBBkg/hr67929.962367862.032367.9300GYHQYBBkg/hr18978.233118.978218959.2549BYTkg/hr13.64230.000013.6423EJJBCkg/hr773.73070.0000773.7307H2Okg/hr0.00000.00000.0000CH3OHkg/hr3.54933.54930.0000BFkg/hr0.00000.00000.0000ACETONEkg/hr0.00000.00000.0000A-JJBYXkg/hr0.00000.00000.0000質(zhì)量分率O20.00340.00440.0000N20.01900.02440.0000YBB0.75720.97080.0034GYHQYBB0.21150.00030.9568BYT0.00020.00000.0007EJJBC0.00860.00000.0390H2O0.00000.00000.0000CH3OH0.00000.00010.0000BF0.00000.00000.0000ACETONE0.00000.00000.0000A-JJBYX0.00000.00000.0000能量衡算經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算后，得到如表所示的能量衡算結(jié)果：表3-3能量衡算表總計(jì)單位入出相對(duì)差摩爾kmol/hr766.3690766.36900.0000質(zhì)量kg/hr89715.282889715.28280.0000焓kW(8887.2253)(1700.7521)(0.8086)E101流程模擬本次設(shè)計(jì)采用aspenV11.0進(jìn)行模擬，物料流程如下圖所示：圖3-2流程模擬圖物料衡算經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算后，得到如表所示的物料衡算結(jié)果：表3-4進(jìn)出料流股表單位1219110111質(zhì)量流量kg/hr155993.7119150242.8500155993.7119150242.8500O2kg/hr0.00030.00000.00030.0000N2kg/hr0.00170.00000.00170.0000YBBkg/hr122541.7802150242.8500122541.7802150242.8500GYHQYBBkg/hr32113.84040.000032113.84040.0000BYTkg/hr23.07410.000023.07410.0000EJJBCkg/hr1309.04330.00001309.04330.0000H2Okg/hr0.00000.00000.00000.0000CH3OHkg/hr5.97200.00005.97200.0000BFkg/hr0.00000.00000.00000.0000ACETONEkg/hr0.00000.00000.00000.0000A-JJBYXkg/hr0.00000.00000.00000.0000質(zhì)量分率O20.00000.00000.00000.0000N20.00000.00000.00000.0000YBB0.78561.00000.78561.0000GYHQYBB0.20590.00000.20590.0000BYT0.00010.00000.00010.0000EJJBC0.00840.00000.00840.0000H2O0.00000.00000.00000.0000CH3OH0.00000.00000.00000.0000BF0.00000.00000.00000.0000ACETONE0.00000.00000.00000.0000A-JJBYX0.00000.00000.00000.0000能量衡算經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算后，得到如表所示的能量衡算結(jié)果：表3-5能量衡算表總計(jì)單位入出相對(duì)差摩爾kmol/hr2490.52822490.52820.0000質(zhì)量kg/hr306236.5620306236.56200.0000焓kW(28393.6240)(28393.6240)0.0000R0201流程模擬本次設(shè)計(jì)采用aspenV11.0進(jìn)行模擬，物料流程如下圖所示：圖3-3流程模擬圖物料衡算經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算后，得到如表所示的物料衡算結(jié)果：表3-6進(jìn)出料流股表單位117118質(zhì)量流量kg/hr32181.909132181.9091O2kg/hr0.000033.7583N2kg/hr0.00000.0000YBBkg/hr61.318461.3184GYHQYBBkg/hr32112.3394160.5617BYTkg/hr2.12342.1234EJJBCkg/hr6.12806.1280H2Okg/hr0.000038.0118CH3OHkg/hr0.00000.0000BFkg/hr0.000019559.7398ACETONEkg/hr0.000012070.9146A-JJBYXkg/hr0.0000249.3533質(zhì)量分率O20.00000.0010N20.00000.0000YBB0.00190.0019GYHQYBB0.99780.0050BYT0.00010.0001EJJBC0.00020.0002H2O0.00000.0012CH3OH0.00000.0000BF0.00000.6078ACETONE0.00000.3751A-JJBYX0.00000.0077能量衡算經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算后，得到如表所示的能量衡算結(jié)果：表3-7能量衡算表總計(jì)單位入出生成相對(duì)差摩爾kmol/hr211.5702422.5676210.99740.0000質(zhì)量kg/hr32181.909132181.90910.0000焓kW-8178.6111-23157.48990.6468T101流程模擬本次設(shè)計(jì)采用aspenV11.0進(jìn)行模擬，物料流程如下圖所示：圖3-4流程模擬圖物料衡算經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算后，得到如表所示的物料衡算結(jié)果：表3-8進(jìn)出料流股表單位110112113114質(zhì)量流量kg/hr155993.7119122480.928633500.564112.2191O2kg/hr0.00030.00000.00000.0003N2kg/hr0.00170.00000.00000.0017YBBkg/hr122541.7802122468.254061.318412.2078GYHQYBBkg/hr32113.84040.725732113.11470.0000BYTkg/hr23.07412.188020.88600.0001EJJBCkg/hr1309.04333.79821305.24510.0001H2Okg/hr0.00000.00000.00000.0000CH3OHkg/hr5.97205.96280.00000.0092BFkg/hr0.00000.00000.00000.0000ACETONEkg/hr0.00000.00000.00000.0000A-JJBYXkg/hr0.00000.00000.00000.0000質(zhì)量分率O20.00000.00000.00000.0000N20.00000.00000.00000.0001YBB0.78560.99990.00180.9991GYHQYBB0.20590.00000.95860.0000BYT0.00010.00000.00060.0000EJJBC0.00840.00000.03900.0000H2O0.00000.00000.00000.0000CH3OH0.00000.00000.00000.0008BF0.00000.00000.00000.0000ACETONE0.00000.00000.00000.0000A-JJBYX0.00000.00000.00000.0000能量衡算經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算后，得到如表所示的能量衡算結(jié)果：表3-9能量衡算表總計(jì)單位入出相對(duì)差摩爾kmol/hr1240.52821240.52820.0000質(zhì)量kg/hr155993.7120155993.71200.0000焓kW(15206.2559)(13741.9710)(0.0963)T0102流程模擬本次設(shè)計(jì)采用aspenV11.0進(jìn)行模擬，物料流程如下圖所示：圖3-5流程模擬圖物料衡算經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算后，得到如表所示的物料衡算結(jié)果：表3-10進(jìn)出料流股表單位113115116質(zhì)量流量kg/hr33500.56411318.655032181.9091O2kg/hr0.00000.00000.0000N2kg/hr0.00000.00000.0000YBBkg/hr61.31840.000061.3184GYHQYBBkg/hr32113.11470.775232112.3394BYTkg/hr20.886018.76262.1234EJJBCkg/hr1305.24511299.11716.1280H2Okg/hr0.00000.00000.0000CH3OHkg/hr0.00000.00000.0000BFkg/hr0.00000.00000.0000ACETONEkg/hr0.00000.00000.0000A-JJBYXkg/hr0.00000.00000.0000質(zhì)量分率O20.00000.00000.0000N20.00000.00000.0000YBB0.00180.00000.0019GYHQYBB0.95860.00060.9978BYT0.00060.01420.0001EJJBC0.03900.98520.0002H2O0.00000.00000.0000CH3OH0.00000.00000.0000BF0.00000.00000.0000ACETONE0.00000.00000.0000A-JJBYX0.00000.00000.0000能量衡算經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算后，得到如表所示的能量衡算結(jié)果：表3-11能量衡算總計(jì)單位入出相對(duì)差摩爾kmol/hr221.2702221.2702(0.0000)質(zhì)量kg/hr33500.564133500.5641(0.0000)焓kW(7681.1434)(7675.7393)(0.0007)T0201流程模擬本次設(shè)計(jì)采用aspenV11.0進(jìn)行模擬，物料流程如下圖所示：圖3-6流程模擬圖物料衡算經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算后，得到如表所示的物料衡算結(jié)果：表3-12進(jìn)出料流股表單位118121125BF質(zhì)量流量kg/hr32181.909173.648312542.501319565.7595O2kg/hr33.758331.79621.96210.0000N2kg/hr0.00000.00000.00000.0000YBBkg/hr61.31840.015261.30320.0000GYHQYBBkg/hr160.56170.0000159.62640.9353BYTkg/hr2.12340.00000.00002.1234EJJBCkg/hr6.12800.00000.00006.1280H2Okg/hr38.01180.096337.91550.0000CH3OHkg/hr0.00000.00000.00000.0000BFkg/hr19559.73980.00003.169719556.5701ACETONEkg/hr12070.914641.716212029.19840.0000A-JJBYXkg/hr249.35330.0244249.32610.0028質(zhì)量分率O20.00100.43170.00020.0000N20.00000.00000.00000.0000YBB0.00190.00020.00490.0000GYHQYBB0.00500.00000.01270.0000BYT0.00010.00000.00000.0001EJJBC0.00020.00000.00000.0003H2O0.00120.00130.00300.0000CH3OH0.00000.00000.00000.0000BF0.60780.00000.00030.9995ACETONE0.37510.56640.95910.0000A-JJBYX0.00770.00030.01990.0000能量衡算經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算后，得到如表所示的能量衡算結(jié)果：表3-13能量衡算總計(jì)單位入出相對(duì)差摩爾kmol/hr422.5676422.56760.0000質(zhì)量kg/hr32181.909132181.9091(0.0000)焓kW(23157.4899)(21202.1694)(0.0844)T0202流程模擬本次設(shè)計(jì)采用aspenV11.0進(jìn)行模擬，物料流程如下圖所示：圖3-7流程模擬圖物料衡算經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算后，得到如表所示的物料衡算結(jié)果：表3-14進(jìn)出料流股表單位125124126ACETONE質(zhì)量流量kg/hr12542.5013544.537810.967511986.9961O2kg/hr1.96210.00001.27720.6849N2kg/hr0.00000.00000.00000.0000YBBkg/hr61.303261.30320.00000.0000GYHQYBBkg/hr159.6264159.62640.00000.0000BYTkg/hr0.00000.00000.00000.0000EJJBCkg/hr0.00000.00000.00000.0000H2Okg/hr37.915527.57100.006310.3382CH3OHkg/hr0.00000.00000.00000.0000BFkg/hr3.16973.16970.00000.0000ACETONEkg/hr12029.198443.54159.683911975.9729A-JJBYXkg/hr249.3261249.32610.00000.0000質(zhì)量分率O20.00020.00000.11650.0001N20.00000.00000.00000.0000YBB0.00490.11260.00000.0000GYHQYBB0.01270.29310.00000.0000BYT0.00000.00000.00000.0000EJJBC0.00000.00000.00000.0000H2O0.00300.05060.00060.0009CH3OH0.00000.00000.00000.0000BF0.00030.00580.00000.0000ACETONE0.95910.08000.88300.9991A-JJBYX0.01990.45790.00000.0000能量衡算經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算后，得到如表所示的能量衡算結(jié)果：表3-15能量衡算總計(jì)單位入出相對(duì)差摩爾kmol/hr212.9824212.98240.0000質(zhì)量kg/hr12542.501312542.50130.0000焓kW(14260.0981)(14260.1427)0.0000V104流程模擬本次設(shè)計(jì)采用aspenV11.0進(jìn)行模擬，物料流程如下圖所示：圖3-8流程模擬圖物料衡算經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算后，得到如表所示的物料衡算結(jié)果：表3-16進(jìn)出料流股表單位161718質(zhì)量流量kg/hr26159.9312836.327425323.6037O2kg/hr1884.00930.00001884.0093N2kg/hr23111.12100.000023111.1210YBBkg/hr1145.9466817.6539328.2927GYHQYBBkg/hr16.782216.76520.0169BYTkg/hr0.05500.05090.0041EJJBCkg/hr1.82091.76720.0537H2Okg/hr0.00000.00000.0000CH3OHkg/hr0.19610.09020.1059BFkg/hr0.00000.00000.0000ACETONEkg/hr0.00000.00000.0000A-JJBYXkg/hr0.00000.00000.0000質(zhì)量分率O20.07200.00000.0744N20.88350.00000.9126YBB0.04380.97770.0130GYHQYBB0.00060.02000.0000BYT0.00000.00010.0000EJJBC0.00010.00210.0000H2O0.00000.00000.0000CH3OH0.00000.00010.0000BF0.00000.00000.0000ACETONE0.00000.00000.0000A-JJBYX0.00000.00000.0000能量衡算經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算后，得到如表所示的能量衡算結(jié)果：表3-17能量衡算總計(jì)單位入出相對(duì)差摩爾kmol/hr893.5418893.5418(0.0000)質(zhì)量kg/hr26159.931226159.93120.0000焓kW(161.9061)(161.9057)(0.0000)

塔設(shè)備設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)概述設(shè)備選型在項(xiàng)目建設(shè)中具有極其重要的地位。從工藝設(shè)備上來(lái)看，化工設(shè)備具體可分為兩大類(lèi)，其一是標(biāo)準(zhǔn)型設(shè)備，其二就是非標(biāo)準(zhǔn)性設(shè)備。按照定義，標(biāo)準(zhǔn)型設(shè)備指的是已經(jīng)按照根據(jù)相關(guān)的國(guó)家規(guī)定，統(tǒng)一按照對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，不用做過(guò)多調(diào)整，能進(jìn)行批量生產(chǎn)的設(shè)備；而與之相對(duì)應(yīng)的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備是指從設(shè)備的實(shí)際用途和需求出發(fā)，參考目前的工藝條件，再結(jié)合物料計(jì)算，從而計(jì)算出相應(yīng)的尺寸，或者是專(zhuān)業(yè)的設(shè)備設(shè)計(jì)人員對(duì)現(xiàn)有的圖紙進(jìn)行修改，再交予生產(chǎn)商按照?qǐng)D紙內(nèi)容進(jìn)行制造。本項(xiàng)目擬建一套年產(chǎn)15萬(wàn)噸異丙苯法制苯酚氧化工段工藝設(shè)計(jì)。本次設(shè)備設(shè)計(jì)對(duì)部分的主要設(shè)備進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，過(guò)程中主要確定設(shè)備的直徑、高度等基本尺寸，部分設(shè)備的制造材料、接口尺寸。為設(shè)備的制圖做基礎(chǔ)。塔設(shè)備選型概述精餾塔以氣液或液液等形式來(lái)進(jìn)行質(zhì)量交換，從而達(dá)到物質(zhì)分離的的目的。塔器在化工、制藥等行業(yè)的分離中是常見(jiàn)的設(shè)備，也是關(guān)鍵性的設(shè)備。塔設(shè)計(jì)要求(1)確定具體的分離效率，并核算出與之對(duì)應(yīng)的塔高。(2)從設(shè)計(jì)選型中選出兼顧生產(chǎn)能力和單位塔截面積處理量的設(shè)計(jì)(3)實(shí)際生產(chǎn)中，傳質(zhì)分離的效果與操作彈性系數(shù)有著息息相關(guān)的聯(lián)系。對(duì)于實(shí)際的氣液負(fù)荷曲線(xiàn)來(lái)說(shuō)，把分離效率最高的點(diǎn)所處的位置下調(diào)15%的，與之對(duì)應(yīng)的最大負(fù)荷和最小負(fù)荷，它們的比值稱(chēng)為操作彈性。通常，在這一區(qū)間，操作趨于平穩(wěn)。(4)從流體力學(xué)的角度來(lái)看，通過(guò)的氣體阻力越小，它的輸送功率就越低。在真空精餾的環(huán)境下，降低流經(jīng)的氣流的阻力，能使塔頂與塔底的壓強(qiáng)差變小，當(dāng)塔底操作壓強(qiáng)減小，塔底溶液的氣泡點(diǎn)也隨之減小，對(duì)塔釜加熱劑的要求也隨之降低，同時(shí)還能緩解塔底物料的分解。(5)造型簡(jiǎn)單，造價(jià)相對(duì)低廉，設(shè)備的原材料來(lái)源豐富，在加工、維修和制造上方便快捷，能應(yīng)對(duì)多種場(chǎng)景。塔的類(lèi)型工業(yè)上使用的塔類(lèi)型主要是填料塔和板式塔兩種，對(duì)于填料塔和板式塔的比較和選擇如下。（1）板式塔常見(jiàn)的板式塔如下。通常，把塔內(nèi)有多層塔板的塔稱(chēng)為板式塔。每一層塔板上都能進(jìn)行熱量傳遞和物質(zhì)傳遞，再通過(guò)辨別塔板的形狀、塔板的結(jié)構(gòu)或者氣液兩相在塔板上的表現(xiàn)，就能大致確定這個(gè)塔的類(lèi)型。例如篩板塔、波紋型板塔、噴射塔等。=1\*GB3①浮閥塔浮閥塔的具有效率高、產(chǎn)量大的特點(diǎn)。同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，它的傳遞物質(zhì)的效率也優(yōu)于其他塔，也具有霧沫夾帶量少、液面梯度較為平緩、塔設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。浮閥塔的出現(xiàn)時(shí)間較晚，成長(zhǎng)潛力很大，目前有很多專(zhuān)家不斷對(duì)浮閥塔進(jìn)行改進(jìn)，因此，新的浮閥塔不斷涌出。=2\*GB3②泡罩塔從板式塔的歷史來(lái)看，泡罩塔是最早出現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)上的，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，氣相與液相能充分接觸，有較大的操作彈性，但這也導(dǎo)致了它的分離效率較低，而且，需要使用較多的金屬來(lái)保證塔體的強(qiáng)度，加工相對(duì)復(fù)雜，在應(yīng)用層面處于劣勢(shì)地位。=3\*GB3③篩板塔篩板塔是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的板式塔，它具有降液管，孔徑取4~8mm。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在制造上比較方便，具有處理量大、塔體清洗方便、結(jié)構(gòu)件修理、更換方便。但是操作范圍相對(duì)較小，只適用于粘性較小的物料，以防止堵塞。④波紋穿流板塔波紋穿流塔板是最近幾年新研發(fā)的一種板式塔，從氣液兩相流經(jīng)路徑來(lái)看，它們從塔板上穿流通過(guò)，不具有降液管，具有制造方便、生產(chǎn)能力強(qiáng)的特點(diǎn)。同時(shí)，由于霧沫夾帶量較小，塔內(nèi)壓強(qiáng)小，塔體內(nèi)方便清潔，不容易堵塞。目前來(lái)看，我國(guó)應(yīng)用最廣泛的浮閥塔類(lèi)型有F1型、V-4型和T型。其中，F(xiàn)1型浮閥塔的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，應(yīng)用也最廣泛。而F1型浮閥塔又有重閥和輕閥之分，它們主要區(qū)別在重量和厚度上。一般來(lái)說(shuō)，浮閥的重量對(duì)操作的穩(wěn)定性有較大影響，隨著閥的重量增加，穩(wěn)定性也會(huì)增強(qiáng)，但是相應(yīng)的氣體阻力也會(huì)變大。綜合來(lái)看，重閥的使用場(chǎng)景更廣闊，但是在某些壓降比較小的場(chǎng)景，就必須使用輕閥，比如真空精餾。表4-1三種閥主要尺寸閥的類(lèi)型F1型（重閥）V-4型T型篩孔直徑/mm393939閥片直徑/mm484850閥片厚度/mm21.52最大開(kāi)度/mm8.58.58靜止開(kāi)度/mm2.52.51.0-2.0閥片質(zhì)量/mm32-3435-2630-32填料塔填料塔的外形呈圓筒狀，能填充一層或者多層填料。氣相從塔底進(jìn)，液相從塔頂進(jìn)，熱量傳遞和物質(zhì)傳遞主要在填充物料的表面進(jìn)行，因此，填料塔的關(guān)鍵在于選擇合適的填料。填料塔的類(lèi)型比較多，從裝填的類(lèi)型來(lái)看，可分為散裝填料和規(guī)整填料，具體原則有以下幾條：（1）需要較大的比表面積，通量高，傳質(zhì)效率也比較高；（2）填料塔的壓降比較小；（3）較高的操作性能，且流經(jīng)的液體再分布性能要好；（4）塔體的機(jī)械強(qiáng)度合適，造價(jià)低廉；填料的選擇要以類(lèi)型、填料規(guī)格、填料材料更方面考慮。填料的主要幾種類(lèi)型有拉西環(huán)、鮑爾環(huán)以及階梯環(huán)等。包裝形式又有波紋、網(wǎng)格以及纏繞等方式。九種常用填料的性能評(píng)價(jià)見(jiàn)表4-2:表4-2九種常用填料性能對(duì)比排序填料名稱(chēng)評(píng)價(jià)評(píng)估值1絲網(wǎng)波紋填料效果很好0.862孔板波紋填料效果非常好0.613金屬I(mǎi)ntalox效果非常好0.594金屬鞍形環(huán)效果非常好0.575金屬階梯環(huán)效果不錯(cuò)0.536金屬鮑爾環(huán)效果不錯(cuò)0.517瓷Intalox效果還行0.418瓷鞍形環(huán)效果差0.389瓷拉西環(huán)效果差0.36填料的選擇既要滿(mǎn)足工藝條件，也要滿(mǎn)足生產(chǎn)條件，還要節(jié)約成本，使設(shè)備等投資費(fèi)用達(dá)到最低。填料塔和板式塔的比較表4-3精餾塔的主要類(lèi)型及特點(diǎn)類(lèi)型板式塔填料塔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)每層板上裝配有不同型式的氣液接觸元件或特殊結(jié)構(gòu)塔內(nèi)設(shè)置有多層整砌或亂堆的填料，如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、鞍型填料等散裝填料，格柵、波紋板等規(guī)整填料操作特點(diǎn)氣液逆流逐級(jí)接觸微分式接觸，可采用逆流操作，也可采用并流操作設(shè)備性能空塔速度（亦即生產(chǎn)能力）高，效率高而且穩(wěn)定；塔壓降大，液體量大，操作彈性大。空塔氣速與塔徑成反比，液相的噴淋密度要大，但持液量不宜過(guò)大，操作的彈性大，效率低制造與維修直徑在600mm以下的塔安裝困難，金屬材料耗量大新型填料制備復(fù)雜，造價(jià)高，檢修清理困難，可采用非金屬材料制造，但安裝過(guò)程較為困難適用場(chǎng)合處理量大，操作彈性大，帶有污垢的物料處理強(qiáng)腐蝕性，液氣比大，真空操作要求壓力降小的物料確定塔的參數(shù)選型需要綜合各種因素，例如操作物質(zhì)的物性，操作的條件，塔的適應(yīng)性，同時(shí)還要為塔的制造，安裝以及維修的難度，還有塔體的材料和成本。在精餾段，若是真空精餾或常壓精餾，由于填料塔的塔內(nèi)空間利用充分，能提供更大的傳質(zhì)面積，導(dǎo)致氣相與液相能充分接觸，因此，填料塔的效率比板式塔的效率更高，這時(shí)能優(yōu)先考慮填料塔。當(dāng)考慮加壓精餾的場(chǎng)景時(shí)，由于填料塔的投資大，且耐波動(dòng)能力較弱，此時(shí)便不推薦填料塔。從吸收過(guò)程考慮，主要類(lèi)型有液膜控制和氣膜控制，還有介于兩者之間的共同控制吸收這三種類(lèi)型。氣膜控制吸收類(lèi)似于真空精餾，選擇高效規(guī)整的填料塔；液膜控制類(lèi)似于加壓蒸餾，優(yōu)先選擇板式塔；介于二者之間的按照經(jīng)驗(yàn)，多數(shù)選用散裝填料塔。總的來(lái)說(shuō)，具體選型應(yīng)著重考慮以下幾個(gè)方面：（1）物性因素物料容易起泡，處理的量又比較小時(shí)，選擇填料塔比較好，若選擇板式塔容易出現(xiàn)液泛現(xiàn)象。對(duì)于腐蝕性強(qiáng)的物系，選擇填料塔是最合適的，但必須選擇板式塔時(shí)，可以考慮篩板塔，篩板塔的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，結(jié)構(gòu)件更換更方便。對(duì)于熱敏性的物料，應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)?shù)臏p壓操作，以防止溫度太高引起物料分解或聚合，因此應(yīng)該選擇壓降較小的塔型。對(duì)于粘性較大的物系，可以選用大尺寸較大的填料塔。對(duì)于含有懸浮物的物料，應(yīng)選擇液相流通道大的塔型，這里優(yōu)先考慮板式塔。對(duì)于操作過(guò)程中有較大熱效應(yīng)的系統(tǒng)，優(yōu)先考慮板式塔。（2）操作條件因素當(dāng)氣相傳質(zhì)阻力較大時(shí)，宜采用填料塔。當(dāng)液體負(fù)荷較大時(shí)，可選用填料塔。（3）其他因素通常，當(dāng)塔體直徑大于800mm時(shí)，優(yōu)先考慮板式塔最優(yōu)，否則選擇填料塔。填料塔用于吸收和解吸過(guò)程，可以達(dá)到很好的傳質(zhì)效果，因?yàn)樗哂型看蟆⒆枇π　髻|(zhì)效率高等性能。因此實(shí)際過(guò)程中，吸收、解吸和氣體洗滌過(guò)程絕大多數(shù)都使用填料塔。由于填料塔具有通量大、傳質(zhì)效率高和阻力小的特點(diǎn)，因此它的吸收、解吸過(guò)程的物質(zhì)傳遞效果很好。塔型的結(jié)構(gòu)與選擇塔設(shè)備結(jié)構(gòu)主要有：附件、內(nèi)件、塔體及支座。（1）塔體的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主要由封頭和筒節(jié)組成。當(dāng)塔體直徑大于800mm時(shí)，多節(jié)塔體焊接，形成一個(gè)整體；當(dāng)塔體直徑小于800mm時(shí)，塔體分多段制造，再用法蘭連接起來(lái)，形成整體結(jié)構(gòu)；（2）板式塔的塔內(nèi)件主要是塔盤(pán)，填料塔的內(nèi)件主要是填料制支承，同時(shí)也是物料經(jīng)過(guò)的區(qū)域；（3）常用的支座是裙式支座；（4）附件包括手孔、人孔，各種扶梯、平臺(tái)、吊柱、接管等。同時(shí)，還需考慮物料的特殊物性、操作壓力的具體范圍以及經(jīng)濟(jì)成本等因素。塔設(shè)計(jì)計(jì)算本次計(jì)算以塔T201計(jì)算為例，操作壓力為0.15MPa，塔頂溫度41.245℃，塔底溫度194.127℃，塔板數(shù)50塊，詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程如下所述。水力學(xué)參數(shù)提取Aspenplus各塔板上的物性參數(shù)，選取塔板上氣液相負(fù)荷最大的第1塊塔板進(jìn)行手工計(jì)算和校核，然后再用Aspenplus進(jìn)行塔的設(shè)計(jì)和校核，通過(guò)比較來(lái)檢查計(jì)算的正確性。表4-1塔板物性數(shù)據(jù)物性參數(shù)符號(hào)液體L氣體V溫度/℃T41.245102.085質(zhì)量流率/（kg/h）-31508.00031581.600體積流率/（m3/h）-40.59511669.400密度/（kg/m3）ρ776.1472.706表面張力/（dyne/cm）σ21.631—塔徑的計(jì)算塔板間距HT的選取與塔高、塔徑、物性性質(zhì)、分離效率、操作彈性以及塔的安裝、檢修等因素有關(guān)。設(shè)計(jì)時(shí)通常根據(jù)塔徑的大小，由表4-2列出的塔板間距的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值選取。表4-2塔板間距和塔徑的關(guān)系塔徑Di/m0.3～0.50.5～0.80.8～1.61.6～2.02.0～2.4>2.4板間距HT/mm200～300300～350350～600450～600500～800≥800初選塔板間距HT=500mm板上液層高度hL=60mmHT-hL=440mm氣液兩相流動(dòng)參數(shù)：L圖4-1史密斯關(guān)聯(lián)圖查圖4-1得C20矯正到表面張力為21.631mN/m時(shí)C=u取安全系數(shù)為0.600，則空塔氣速為u=0.600D=按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為：D=2.400m塔截面積為：A實(shí)際空塔氣速為：u=安全系數(shù)u在0.5~0.8 范圍間，合適。工藝尺寸的計(jì)算以精餾段計(jì)算為例。（1）溢流裝置計(jì)算塔徑D=2.400m，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤(pán)。各項(xiàng)計(jì)算如下：①降液管尺寸取堰長(zhǎng)：l由弓形降液管的幾何關(guān)系圖如下所示：結(jié)構(gòu)參數(shù)圖查得：圖4-2弓形降液管的幾何關(guān)系圖結(jié)構(gòu)參數(shù)查圖得：A因此弓形降液管所占面積：A弓形降液管寬度：W驗(yàn)算：液體在降液管的停留時(shí)間：τ=合適。②溢流堰尺寸因?yàn)槭芤罕P(pán)為凹形受液盤(pán)，所以沒(méi)有內(nèi)堰。L圖4-3液流收縮系數(shù)由《化工原理》（夏清、賈紹義編制）圖液流收縮系數(shù)計(jì)算圖查得：E=1.02由弗朗西斯公式，堰上液層高度?溢流堰高：hw=hL-③降液管底隙高度h計(jì)算公式：h一般u0'=（0.06-0.25）m/s，本設(shè)計(jì)取u0選用凹形受液盤(pán)，深度hw（2）閥孔數(shù)選用F1型重閥，氣體動(dòng)能因數(shù)F0的數(shù)值常在8~20之間。閥孔直徑d0初取動(dòng)能因數(shù)F0u每層塔板上閥孔個(gè)數(shù)n=（3）閥孔排列可將塔板分為四個(gè)區(qū)域，分別為：①溢流區(qū)降液管及受液盤(pán)所占的區(qū)域：W②安定區(qū)溢流區(qū)與鼓泡區(qū)之間的面積安定區(qū)寬度一般在60-70mm，本設(shè)計(jì)取WS③無(wú)效邊緣區(qū)靠近塔壁的一圈邊緣區(qū)域，主要供支持塔板的邊緣之用。無(wú)效邊緣區(qū)寬度一般在50-60mm，取WC④鼓泡區(qū)塔板上氣液接觸的有效面積開(kāi)孔區(qū)面積AaAx=r=所以A采用等腰三角形錯(cuò)列，底邊長(zhǎng)L0=75mm，排間距t=取t=180mm閥孔排數(shù)：n閥孔氣速u(mài)動(dòng)能因數(shù)F0=u（4）開(kāi)孔率φ=Aφ=開(kāi)孔率在10-15%之間，滿(mǎn)足要求。流體力學(xué)驗(yàn)算降液管液泛降液管內(nèi)清液層高度：H（1）降液管阻力?（2）塔板壓降?①干板阻力臨界孔速:u閥全開(kāi)前（u0?閥全開(kāi)后（u0?所以?②板上充氣液層阻力取充氣系數(shù)ε0hl=ε所以：hP=hc+計(jì)算H取降液管中泡沫層相對(duì)密度?=0.5，則φ（HT可見(jiàn)，Hd＜?（H停留時(shí)間應(yīng)保證液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間大于5s，才能使得液體所夾帶氣體的釋出。τ=可見(jiàn)，所夾帶氣體可以釋出。霧沫夾帶量校核泛點(diǎn)率計(jì)算公式：F=板上液體流經(jīng)長(zhǎng)度：ZL=D-2W板上液流面積：Ab=AT-2A泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)CF由泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)圖查得CF=0.130圖4-4泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)并取物性系數(shù)K=1.5，將以上數(shù)據(jù)代入得到F=0.346及F=0.398可見(jiàn)，兩式均小于80%，故霧沫夾帶量能夠滿(mǎn)足eV嚴(yán)重漏液校核當(dāng)閥孔的動(dòng)能因數(shù)F0＜5時(shí)，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液，前面已計(jì)算出F0=精餾段塔板負(fù)荷性能圖漏液線(xiàn)對(duì)于F1重閥，因動(dòng)能因數(shù)F0＜5時(shí)，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液，故取FV過(guò)量霧沫夾帶線(xiàn)根據(jù)霧沫夾帶校核可知，對(duì)于本塔，取泛點(diǎn)率F=0.8，那么0.8=化簡(jiǎn)得：VV液相負(fù)荷下限線(xiàn)對(duì)于平直堰，其堰上液層高度how必須要大于0.006m。取hh取E=1.00，代入lw，求得（液相負(fù)荷上限線(xiàn)液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時(shí)間不低于3s，取τ=5s作為液體在降液管中的停留時(shí)間的下限，則（液泛線(xiàn)液泛線(xiàn)計(jì)算公式aV其中，a=1.91×b=?c=d=(1+ε（取?=0.5，整理得V負(fù)荷性能圖將以上五條線(xiàn)標(biāo)繪在同一VS?LS直角坐標(biāo)系中，塔板的操作負(fù)荷性能圖如圖所示。將設(shè)計(jì)點(diǎn)（LV圖4-5負(fù)荷性能圖提餾段塔板負(fù)荷性能圖漏液線(xiàn)對(duì)于F1重閥，因動(dòng)能因數(shù)F0＜5時(shí)，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液，故取FV過(guò)量霧沫夾帶線(xiàn)根據(jù)霧沫夾帶校核可知，對(duì)于本塔，取泛點(diǎn)率F=0.8，那么0.8=化簡(jiǎn)得：VV液相負(fù)荷下限線(xiàn)對(duì)于平直堰，其堰上液層高度how必須要大于0.006m。取hh取E=1.00，代入lw，求得（液相負(fù)荷上限線(xiàn)液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時(shí)間不低于3s，取τ=5s作為液體在降液管中的停留時(shí)間的下限，則（液泛線(xiàn)液泛線(xiàn)計(jì)算公式aV其中，a=1.91×b=?c=d=(1+ε（取?=0.5，整理得V負(fù)荷性能圖將以上五條線(xiàn)標(biāo)繪在同一VS?LS直角坐標(biāo)系中，塔板的操作負(fù)荷性能圖如圖所示。將設(shè)計(jì)點(diǎn)（LV圖4-6提餾段負(fù)荷性能圖

換熱器設(shè)備設(shè)計(jì)概述兩個(gè)或多個(gè)溫度不同的物體溫度趨向于相同溫度的裝置叫做換熱器。換熱器的本質(zhì)是把熱量相對(duì)較高的物體溫度轉(zhuǎn)移到溫度較低的物體身上。換熱器是作為不同溫度物體之間的橋梁。換熱器是日常生活中都會(huì)接觸到的事物，在各個(gè)領(lǐng)域中占有重要地位。隨著不可再生資源的消耗，不可再生資源的價(jià)格上漲，是人們意識(shí)到了資源利用率的重要性。換熱器是節(jié)能技術(shù)的關(guān)鍵，正因如此更高效的換熱器的開(kāi)發(fā)顯得越來(lái)越重要。換熱器的使用普遍性，適用范圍廣，換熱效率微小的提升就會(huì)節(jié)約大量的能源。換熱器在工業(yè)中的主要作用是回收生產(chǎn)中的熱量，進(jìn)行下一能級(jí)的加熱，或者進(jìn)行發(fā)電。因?yàn)榻饘俨牧蟽?yōu)秀的導(dǎo)熱性能，換熱器的主材料多由金屬構(gòu)成。中低高壓和特種散熱器的工作條件不同，構(gòu)成材料也不同。目前非金屬換熱器也用在一些特種工作環(huán)境中。選型依據(jù)表5-1換熱器選型依據(jù)名稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)《立式熱虹吸式重沸器型式與基本參數(shù)》JB/T4716-92《浮頭式換熱器和冷凝器型式與基本參數(shù)》JB/T4714-92《管殼式換熱器》GB151-1999《固定管板式換熱器型式與基本參數(shù)》JB/T4715-92《U形管式換熱器型式與基本參數(shù)》JB/T4717—92《管殼式換熱器用纏繞墊片》JB/T4719—92選型原則在換熱器的實(shí)際選型上，需要綜合考慮各種因素，如：物料的壓力、溫度等因素，還有允許的物料壓力下降范圍、設(shè)備的清洗便捷性、制造成本和使用壽命等。不同的工藝條件和操作條件，根據(jù)實(shí)際的機(jī)械設(shè)計(jì)需求，因地制宜，選擇最適合的換熱器類(lèi)型，就能有效降低能耗。對(duì)于專(zhuān)業(yè)的工程技術(shù)從業(yè)人員，換熱器類(lèi)型的合理選擇應(yīng)當(dāng)?shù)玫阶銐虻闹匾暎C合考慮經(jīng)濟(jì)因素和成本因素，再三分析，得出實(shí)際條件下的最佳、最合理的設(shè)計(jì)方案。實(shí)際選型過(guò)程，要符合一下幾個(gè)要求：（1）在工藝和操作上首先要保證的是設(shè)計(jì)出來(lái)的換熱器和工藝要求上一致，質(zhì)量必須達(dá)標(biāo)，并且操作穩(wěn)定。還需配備閥門(mén)和計(jì)量相關(guān)的儀表，并能對(duì)實(shí)時(shí)變化的流體的流量、壓力、溫度等參數(shù)做出反應(yīng)，以控制換熱器處于穩(wěn)定狀態(tài)。其次，當(dāng)換熱器發(fā)生故障時(shí)，還需及時(shí)檢修。（2）在經(jīng)濟(jì)上達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，還需考慮一定的經(jīng)濟(jì)因素。比如結(jié)構(gòu)件安裝簡(jiǎn)單，材料獲取途徑豐富、成本低廉實(shí)惠等。同時(shí)，盡量做到節(jié)能環(huán)保，充分利用已有的資源，比如利用廢熱等。（3）在安全上考慮極端的生產(chǎn)狀況，若生產(chǎn)流程或操作不當(dāng)引起的爆炸、毒害氣體時(shí)，要及時(shí)采取安全措施。例如在設(shè)備的材料強(qiáng)度驗(yàn)算上，除了規(guī)定一定的安全系數(shù)外，還需考慮因故障導(dǎo)致的壓力極端變化造成的超高壓或者真空，因此，還需加裝安全閥來(lái)應(yīng)對(duì)這種情況。換熱器類(lèi)型換熱器類(lèi)型多，根據(jù)傳熱方式的不同，主要有三種類(lèi)型：壁間型、蓄熱型以及混合型。其中，間壁型換熱器又有板式、夾套式和管式之分。殼管式換熱器的可靠性很高，適應(yīng)性相比其他類(lèi)型的換熱器廣，已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域得到廣分應(yīng)用。雖然近幾年換熱器的種類(lèi)日新月異，技術(shù)也有較大的突破，但是管殼式換熱器仍然處于主導(dǎo)地位。（1）管殼式換熱器管殼式換熱器主要由換熱管、封頭、擋板、殼體和管板組成。其中，不銹鋼、銅或普通碳鋼這些材料在工業(yè)上被廣泛地運(yùn)用到換熱器的材料上。管程的流體一般從封頭連接管進(jìn)入，充分換熱后，從另一頭流出；而殼程流體從殼程直接進(jìn)入接管，充分換熱后流出。殼管式換熱器兼具適應(yīng)性強(qiáng)、取材廣泛、加工能力大、成本低廉以及制造簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，它的設(shè)計(jì)工藝相對(duì)完善，運(yùn)行的可靠性也優(yōu)于其他換熱器。殼管式最關(guān)鍵的部件是換熱管束，安裝在換熱器殼體內(nèi)部，它的兩端分別于管板兩端固定在一起，具有結(jié)構(gòu)性強(qiáng)、可選范圍較廣的結(jié)構(gòu)材料、單位傳熱面積大的特點(diǎn)，但是，相比于其它換熱器，殼管式的傳熱效率比較低。殼管式換熱器細(xì)分之下，又有固定管板式，填料箱式，浮頭式以及U形管這四種之分。要想選擇合適的換熱器，應(yīng)當(dāng)充分考慮流體的各種理化性質(zhì)：流速，溫度，腐蝕性、壓降范圍、操作溫度等因素。但若從經(jīng)濟(jì)層面考慮，在允許的工藝條件下，固定管板式是優(yōu)于其它類(lèi)型的。（2）固定管板式換熱器這類(lèi)型的換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造型緊湊，成本低廉。由于結(jié)構(gòu)限制，換熱管的外側(cè)的清洗方式比較特殊，不能直接進(jìn)行機(jī)械清洗。內(nèi)部的管束固定在管板端面，再將管板焊接到換熱器外殼的兩側(cè)端面，而頂蓋與頂部板相連接。流體流經(jīng)頂蓋和外殼，都配有出入口。與管束垂直的一系列擋板被安置在管外，管束、管板和外殼三者之間的連接是剛性連接，因此，管的內(nèi)部和外部是兩種溫度不同的流體。當(dāng)兩側(cè)溫差足夠大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生可觀(guān)的熱膨脹差，從而形成較大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致管束彎曲甚至扭曲，從而損壞換熱器。對(duì)于上述情況，必須予以消除。解決辦法是合理地利用溫差補(bǔ)償裝置，盡量減小溫度差的影響。通常情況，管壁和外殼之間的溫差在50℃以?xún)?nèi)不會(huì)產(chǎn)生危害，若超出50℃，就必須使用溫差補(bǔ)償裝置。若外殼的壓力大于0.6MP，裝置的補(bǔ)償環(huán)可能會(huì)特別厚，導(dǎo)致擴(kuò)張或收縮困難。（3）浮頭式換熱器當(dāng)管板的一端固定，而另一端能自由膨脹或收縮的換熱器，稱(chēng)之為浮頭式換熱器。它的管束能直接被拉出，從而方便清潔，并且，由于兩側(cè)溫差存在，浮頭能自由膨脹，溫差應(yīng)力大大減小，結(jié)構(gòu)不容易損壞。但是，它的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，生產(chǎn)制造成本也相對(duì)較高。（4）填料函熱交換器和浮頭式類(lèi)似，它的一端也能自由膨脹，但結(jié)構(gòu)沒(méi)有浮頭式復(fù)雜，相應(yīng)的成本也比浮頭式的成本低廉。但是，殼程的流體存在泄漏的可能，這導(dǎo)致它的使用壓力和使用溫度受到限制。（5）U型管式換熱器U型式的管束兩端固定在同一塊板，但中間段能自由膨脹收縮。它的管程至少是二，由于自由段較長(zhǎng)，管束能直接拉出清洗。但是內(nèi)壁不容易清洗到，容易凝結(jié)水垢。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單重量輕的特點(diǎn)，比較適合工作在高溫高壓的條件。換熱管規(guī)格選擇（1）管子的規(guī)格總的來(lái)說(shuō)，換熱管的直徑越小，換熱器的結(jié)構(gòu)越緊湊，相應(yīng)的價(jià)格也越便宜。而換熱管的直徑和換熱器的壓降參數(shù)之間是負(fù)相關(guān)的。為了滿(mǎn)足壓降的合適范圍，通常使用外徑為19mm的換熱管。當(dāng)流經(jīng)的流體容易結(jié)構(gòu)，為了方便清洗，應(yīng)當(dāng)使用25mm外徑的換熱管。由于外徑大，壁厚也會(huì)增加，能承受更大的壓力。相應(yīng)的，小管徑的換熱管的管壁較薄，更有利于熱量交換。因此，應(yīng)合理選擇換熱管徑（2）換熱管的外形換熱管的外形主要有光滑管和螺紋管之分。一般采用光滑管。若殼程膜系數(shù)較低，采取慣常的措施影響不大時(shí)，可以試試螺紋管。由于螺紋管具有較大的表面積，因此傳熱效果優(yōu)于光滑管。（3）管子的排列方式殼徑相同時(shí)，正三角形的排列方式的容積率最大，能排布更多的換熱管，從而單位傳熱面積，消耗金屬的質(zhì)量較低。當(dāng)流體不易結(jié)垢或者能方便進(jìn)行化學(xué)清洗的情況下，優(yōu)先采用正三角形排列。若需要較頻繁機(jī)械清洗，則應(yīng)當(dāng)采用正方形排列。（4）管長(zhǎng)管長(zhǎng)的選取，主要從管子的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)以及清洗難度來(lái)考慮。同時(shí)，按照我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)鋼管長(zhǎng)6m，一般能取9m，6m，3m，2m，1.5m五種規(guī)格。（5）管間距的確定管間距是指相鄰兩根管子中心的距離。當(dāng)管間距較小時(shí)，有利于提高傳熱系數(shù)，導(dǎo)致設(shè)備的結(jié)構(gòu)更為緊湊。常見(jiàn)的管間距取值見(jiàn)下表：表5-2常用的d0與t的對(duì)比關(guān)系換熱管外徑do/mm1014192532384557換熱管中心距t/mm1419253240485772（6）管程數(shù)的確定當(dāng)換熱器核算的換熱面積較大時(shí)，且管長(zhǎng)有限，這時(shí)需要布置更多的換熱管來(lái)滿(mǎn)足換熱面積。考慮到管中流體的流速，則管束被分割成多個(gè)區(qū)域。管程數(shù)在管殼式換熱器的標(biāo)準(zhǔn)一般取1,2,4和6。管程數(shù)有如下公式計(jì)算：式中，L總——換熱管的總長(zhǎng)度，m；L——單程換熱管長(zhǎng)度，m。（7）殼程數(shù)的確定若溫差校正系數(shù)??t小于0.8時(shí)，應(yīng)該優(yōu)先采用多程殼程。安裝互相平行的擋板能實(shí)現(xiàn)殼側(cè)數(shù)量，那么，流體通過(guò)管的次數(shù)就稱(chēng)為殼程數(shù)。但從安裝和維護(hù)方面考慮，它不適用于殼側(cè)隔板。一般用使用幾個(gè)換熱器串聯(lián)的方式來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。換熱面積當(dāng)換熱面積較大時(shí)，為避免流經(jīng)壓力過(guò)大，影響傳熱系數(shù)，一般能采用多個(gè)換熱器并聯(lián)的方式來(lái)分?jǐn)倱Q熱面積。折流板安裝擋板時(shí)，能增加殼側(cè)流體的流速，同時(shí)也能增加湍流的程度，用以改善殼側(cè)對(duì)流熱的傳遞系數(shù)。通常，兩個(gè)相鄰隔板間距是殼體內(nèi)徑的0.2到1倍。當(dāng)板間距比較小，對(duì)制造和修理造成巨大的困擾，因此，應(yīng)當(dāng)取合適的板間距。其次，當(dāng)板間距過(guò)大時(shí)，難以對(duì)流經(jīng)的流體加以管束，這會(huì)導(dǎo)致對(duì)流熱傳遞系數(shù)垂直流動(dòng)。以上可以看出，擋板的設(shè)置對(duì)管外的供熱系數(shù)有著增幅的作用。綜上所述，必須按照實(shí)際情況，參考設(shè)計(jì)手冊(cè)，合理選擇最合適的參數(shù)。流股條件本次再沸器的熱流股為T(mén)0201塔的塔底液相出料，塔底餾出流率F餾出=207.868kg/h，質(zhì)量再沸比R=2.815，再沸器的進(jìn)口質(zhì)量流率F液=793.016kg/h，出口包含585.148kg/h的回流汽和207.868kg/h塔底餾出物的。再沸器的進(jìn)口熱流股壓力規(guī)定為0.14MPa，進(jìn)料溫度為194.127℃，熱負(fù)荷為7278.270kW。出料溫度也為194.127℃。熱公用工程采用熱介質(zhì)為1.7MPa蒸汽，溫度為230.000℃。計(jì)算傳熱面積假設(shè)總傳熱系數(shù)為2100.000W/(m2℃)。熱公用工程的熱量利用完后變?yōu)轱柡鸵合唷Ｄ媪鲹Q熱，熱工程走管程，冷流股走殼程，計(jì)算平均換熱溫差?再沸器的熱負(fù)荷為7278.270kW，計(jì)算換熱面積S=計(jì)算熱公用工程的用量：查得飽和水蒸氣在溫度230.000℃下的焓值，液體為990.120kJ/kg，氣體為2804.000kJ/kg，則熱蒸汽的用量為：G=換熱管選取換熱管規(guī)格及流速選定換熱管構(gòu)成了換熱器的傳熱面，按照實(shí)際環(huán)境的流體腐蝕性、毒性、工作壓力、流體對(duì)材料的脆化作用、溫度等因素，選取相應(yīng)的材料以能承受相應(yīng)的工況。通常選取的材料有石墨、銅、合金鋼以及碳鋼等。管壁相同時(shí)，管徑較小的換熱管能承受較大的工作壓力；同時(shí)，當(dāng)殼徑一定時(shí)，換熱管徑小能排列更多的換熱管，因此，具有更大的單位體積的傳熱面積，那么，單位傳熱面積所消耗的金屬也更少。總而言之，在外部條件允許的情況下，應(yīng)優(yōu)先選用直徑較小的換熱管。表5-3換熱管的規(guī)格及排列方式換熱管外徑×壁厚排列形式mm管心距mm碳素鋼，低合金鋼mm不銹耐酸鋼mm25×2.525×2正三角形3219×219×225在此，選用?19×2的碳鋼管，采用無(wú)縫焊接工藝。管程內(nèi)的流體流速選用ω2=25.000m/s。管程流通截面積由以上計(jì)算結(jié)果可以算出管程所需流通截面:At=式中：At——表示管程流通面積；G——表示蒸汽量；ρ汽——表示蒸汽的密度；ω2——表示管程內(nèi)水流速。單程管數(shù)根據(jù)傳熱管的內(nèi)徑和管程所需流通截面積，求單程管數(shù)：n=4式中：At——表示管程所需流通面積；di——表示傳熱管的內(nèi)徑。管程數(shù)按單程管計(jì)算，所需換熱管長(zhǎng)度：L=Sπ按單管程計(jì)算，傳熱管過(guò)長(zhǎng),宜采用多管程結(jié)構(gòu)。工程上常用的有：1.5m、2m、3m、4.5m、6m、9m，現(xiàn)取管束長(zhǎng)度為：l=9.000m。換熱管程數(shù)為：24.914則傳熱管總根數(shù)為nt則換熱器的傳熱面積為：S換熱管排列方式下圖是換熱管常見(jiàn)的四種排列方式。當(dāng)管程數(shù)較多時(shí)，可以考慮采用組合排列的方式。圖5-1管子的排列方式本次設(shè)計(jì)的換熱器的管程數(shù)為3，根據(jù)圖5-1選取正三角形排列為換熱管的排列方式。表5-4換熱管中心距換熱管外徑19202225303235s25262832384044l38404244505256選取管中心距s=25mm，分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距l(xiāng)E=38mm。再沸器殼體內(nèi)徑計(jì)算殼體內(nèi)徑可以用下述公式粗估：當(dāng)管子按正三角形排列時(shí)，可以按上述公式計(jì)算：DD式中：Ds——表示殼體內(nèi)徑；nt——表示傳熱管根數(shù)；s——表示管中心距；η——管板利用效率，一般取0.6-0.8，本設(shè)計(jì)取0.8。計(jì)算得到的內(nèi)徑應(yīng)圓整到標(biāo)準(zhǔn)尺寸，按照鋼制壓力容器標(biāo)準(zhǔn)可確定：殼體內(nèi)徑=500.00mm。再沸器進(jìn)口管徑選取確定連接管直徑的基本公式仍可用連續(xù)性方程，經(jīng)簡(jiǎn)化可以用以下公式：d2將結(jié)果圓整到最接近的標(biāo)準(zhǔn)管徑，取?131mm×3。直流板的選取折流板除了改變流體流動(dòng)外，還具有支撐管束、防止管束發(fā)生振動(dòng)和彎曲的作用。在安裝上，它沒(méi)有安裝縱向隔板那么困難，并且，安裝后，可以令流體橫穿流過(guò)管束，因此在換熱器上得到廣泛應(yīng)用。常見(jiàn)的折流板有盤(pán)環(huán)形折流板和弓形折流板兩大類(lèi)，。在弓形折流板中，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，流體流動(dòng)的死角較小，因而使用場(chǎng)景最為廣泛。相對(duì)的，盤(pán)環(huán)形的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且不容易清洗干凈，一般只用于物料比較干凈、工作壓力較高的場(chǎng)合。綜合考慮本次的設(shè)計(jì)，換熱器的折流板類(lèi)型選擇弓形折流板。弓形折流板的傳熱效果和壓降受到折流板的缺口高度和板間距的影響較大，在缺口高度的選擇上，應(yīng)當(dāng)保證流體通過(guò)缺口時(shí)與管束時(shí)的流速相對(duì)接近，缺口高度一般取殼體內(nèi)徑的0.25倍。為了防振并能夠承受拆換管子時(shí)的扭拉作用，折流板須有一定厚度，該值在GB-1999中具體規(guī)定見(jiàn)表5-5。表5-5折流板和支持板的最小厚度公稱(chēng)直徑DN換熱管無(wú)支撐跨距㎜≤300>300～600>600～900折流板或支撐板最小厚度㎜<400400～≤700344556折流板厚度取4mm。材料取用14Cr1MoR。折流板缺口弦高度：?折流板間距的選擇：表5-6折流板間距公稱(chēng)直徑mm管長(zhǎng)mm折流板間距mm≤500≤30001002003004506004500～6000—600～8001500～6000150200300450600折流板間距取ls=0.6m折流板數(shù)目：Nb式中：Nb——表示折流板數(shù)目。總傳熱系數(shù)校核根據(jù)實(shí)際換熱面積，求傳熱系數(shù)。則選定K值為KK滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的1.05~1.25的范圍要求。經(jīng)上計(jì)算，得到的再沸器如下表：表5-7再沸器參數(shù)表?yè)Q熱面積/m2104.703管長(zhǎng)L/m9管程數(shù)5管子直徑Φ19mm×2mm殼徑/mm500管數(shù)N65流通面積A/m20.018管子排列方式正三角形排列

泵和管道的計(jì)算概述泵在化工液體輸送中是常見(jiàn)的設(shè)備，被使用的很早。最早的泵結(jié)構(gòu)十分的簡(jiǎn)單，隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)日新月異，泵的型號(hào)也越來(lái)越多，性能也越來(lái)越強(qiáng)大，應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣，由單一簡(jiǎn)單的泵，發(fā)展成大小不同型號(hào)、不同速度、自動(dòng)化式的泵，特殊情況下還有特殊的泵。泵的技術(shù)特性不斷更新發(fā)展，但其結(jié)構(gòu)易燃十分的簡(jiǎn)單，對(duì)維修和制造都很方便，可批量性生產(chǎn)。泵屬于通用機(jī)械，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)中用來(lái)輸送液體的泵類(lèi)型多種多樣，實(shí)際用途也特別廣泛，各個(gè)領(lǐng)域都能看到泵的影子，下至采礦、石油，上至航天，泵在這些領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用，其中，屬化工行業(yè)對(duì)泵的需求量最高。涉及的種類(lèi)也十分的多，一些介質(zhì)具有腐蝕性，或是介質(zhì)溫度高，壓力大，因此對(duì)泵的要求往往會(huì)比普通泵要求高。常用的泵是離心泵，其型號(hào)種類(lèi)多，流量和揚(yáng)程的適應(yīng)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易操作，穩(wěn)定性高。泵的選型要求從以下兩點(diǎn)選擇泵的型號(hào)：（1）選擇的泵的流量、揚(yáng)程等參數(shù)必須能應(yīng)對(duì)實(shí)際場(chǎng)所。（2）對(duì)于特殊物性的介質(zhì)必須選擇特殊的泵：①對(duì)于一些特殊的物質(zhì)，需要采用特殊的泵，例如有毒物質(zhì)、易燃易爆物質(zhì)等，要求采用的泵是要由可靠的軸封的，或是采用屏蔽泵、隔膜泵等無(wú)泄漏的泵。②對(duì)于腐蝕性介質(zhì)，泵體的材料需具有耐腐蝕的性能。③對(duì)于含有固體的介質(zhì)，泵的材料一定要具有耐磨性。（3）根據(jù)實(shí)際的安裝場(chǎng)所選擇合適的泵：①當(dāng)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)存在腐蝕性氣體時(shí)，必須采取一系列防腐措施保護(hù)泵不被腐蝕；②當(dāng)室外環(huán)境比較惡劣，影響到泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，比如氣溫低于零下21℃時(shí)，需要考慮泵的低溫冷脆現(xiàn)象，必須用耐低溫材料；③當(dāng)工作場(chǎng)所有爆炸危險(xiǎn)時(shí)，通過(guò)預(yù)測(cè)的爆炸等級(jí)，必須使用具有防爆性能的電動(dòng)機(jī)。選型原則泵的選擇依據(jù)主要看五個(gè)方面，分別是：輸送能力、液體性質(zhì)、揚(yáng)程、運(yùn)行條件和管道布置。（1）流量對(duì)整體的產(chǎn)能和輸送能力都有決定性的作用，是確定泵的型號(hào)的重要參數(shù)之一。在泵的