化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)-- 精餾_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p>  化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)</p><p><b>  目錄</b></p><p>  前言 ………………………………………………………………………… 2</p><p>  第一章 任務(wù)書(shū)…………………………………………………………………3</p><p>  第二章 精餾過(guò)程工藝及設(shè)備概述…

2、………………………………………4</p><p>  第三章 精餾塔工藝設(shè)計(jì)………………………………………………………6</p><p>  第四章 再沸器的設(shè)計(jì)………………………………………………………18</p><p>  第五章 輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)……………………………………………………26</p><p>  第六章 管路設(shè)計(jì)……………

3、………………………………………………32</p><p>  第七章 塔計(jì)算結(jié)果表………………………………………………………33</p><p>  第八章 控制方案……………………………………………………………33</p><p>  總結(jié) …………………………………………………………………………34</p><p>  參考資料……………

4、…………………………………………………………35</p><p><b>  前言</b></p><p>  本課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)包括概述、流程簡(jiǎn)介、精餾塔、再沸器、輔助設(shè)備、管路設(shè)計(jì)和控制方案共七章。</p><p>  說(shuō)明書(shū)中對(duì)精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算做了詳細(xì)的闡述,對(duì)于再沸器、輔助設(shè)備和管路的設(shè)計(jì)也做了說(shuō)明。</p><p&g

5、t;  鑒于設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)有限,本設(shè)計(jì)中還存在許多錯(cuò)誤,希望各位老師給予指正。</p><p>  感謝老師的指導(dǎo)和參閱!</p><p><b>  第一章 概述</b></p><p>  精餾是分離過(guò)程中的重要單元操作之一,所用設(shè)備主要包括精餾塔及再沸器和冷凝器。</p><p><b>  1.1精餾

6、塔</b></p><p>  精餾塔是一圓形筒體,塔內(nèi)裝有多層塔板或填料,塔中部適宜位置設(shè)有進(jìn)料板。兩相在塔板上相互接觸時(shí),液相被加熱,液相中易揮發(fā)組分向氣相中轉(zhuǎn)移;氣相被部分冷凝,氣相中難揮發(fā)組分向液相中轉(zhuǎn)移,從而使混合物中的組分得到高程度的分離。</p><p>  簡(jiǎn)單精餾中,只有一股進(jìn)料,進(jìn)料位置將塔分為精餾段和提餾段,而在塔頂和塔底分別引出一股產(chǎn)品。精餾塔內(nèi),氣、液

7、兩相的溫度和壓力自上而下逐漸增加,塔頂最低,塔底最高。</p><p>  本設(shè)計(jì)為篩板塔,篩板的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、塔板阻力小且效率高。但易漏液,易堵塞。然而經(jīng)長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)其尚能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求,目前應(yīng)用較為廣泛。</p><p><b>  1.2再沸器</b></p><p>  作用:用以將塔底液體部分汽化后送回精餾塔,使塔內(nèi)氣液兩

8、相間的接觸傳質(zhì)得以進(jìn)行。</p><p>  本設(shè)計(jì)采用立式熱虹吸式再沸器,它是一垂直放置的管殼式換熱器。液體在自下而上通過(guò)換熱器管程時(shí)部分汽化,由在殼程內(nèi)的載熱體供熱。</p><p><b>  立式熱虹吸特點(diǎn):</b></p><p>  循環(huán)推動(dòng)力:釜液和換熱器傳熱管氣液混合物的密度差。 </p><p>  結(jié)

9、構(gòu)緊湊、占地面積小、傳熱系數(shù)高。</p><p>  殼程不能機(jī)械清洗,不適宜高粘度、或臟的傳熱介質(zhì)。</p><p>  塔釜提供氣液分離空間和緩沖區(qū)。</p><p>  1.3冷凝器 (設(shè)計(jì)從略)</p><p>  用以將塔頂蒸氣冷凝成液體,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

10、器是管殼式換熱器。</p><p>  第二章 方案流程簡(jiǎn)介</p><p><b>  2.1精餾裝置流程</b></p><p>  精餾就是通過(guò)多級(jí)蒸餾,使混合氣液兩相經(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)而得到高純度的產(chǎn)品。</p><p><b>  流程如

11、下:</b></p><p>  原料(乙烯和乙烷的混合液體)經(jīng)進(jìn)料管由精餾塔中的某一位置(進(jìn)料板處)流入塔內(nèi),開(kāi)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(chēng)為餾出物。另一部分凝液作為回流返回塔頂?;亓饕簭乃斞厮飨?,在下降過(guò)程中與來(lái)自塔底的上升蒸氣多次逆向接觸和分離。

12、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。</p><p><b>  2.2工藝流程</b></p><p>  2.2.1物料的儲(chǔ)存和運(yùn)輸</p><p>  精餾過(guò)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(chǔ)罐、泵和各種換熱器,以暫時(shí)儲(chǔ)存,運(yùn)輸和預(yù)熱(或冷卻)所用原料,從而保證裝置能連續(xù)

13、穩(wěn)定的運(yùn)行。</p><p><b>  2必要的檢測(cè)手段</b></p><p>  為了方便解決操作中的問(wèn)題,需在流程中的適當(dāng)位置設(shè)置必要的儀表,以及時(shí)獲取壓力、溫度等各項(xiàng)參數(shù)。</p><p>  另外,常在特定地方設(shè)置人孔和手孔,以便定期的檢測(cè)維修。</p><p>  2.2.3 調(diào)節(jié)裝置</p>

14、<p>  由于實(shí)際生產(chǎn)中各狀態(tài)參數(shù)都不是定值,應(yīng)在適當(dāng)?shù)奈恢梅胖靡欢〝?shù)量的閥門(mén)進(jìn)行調(diào)節(jié),以保證達(dá)到生產(chǎn)要求,可設(shè)雙調(diào)節(jié),即自動(dòng)和手動(dòng)兩種調(diào)節(jié)方式并存,且隨時(shí)進(jìn)行切換。</p><p><b>  設(shè)備選用</b></p><p>  精餾塔選用篩板塔,配以立式熱虹吸式再沸器。</p><p><b>  處理能力及產(chǎn)品質(zhì)

15、量</b></p><p>  處理量: 100kmol/h</p><p>  產(chǎn)品質(zhì)量:(以乙烯摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì))</p><p><b>  進(jìn)料:xf=65%</b></p><p>  塔頂產(chǎn)品:xD=99%</p><p>  塔底產(chǎn)品: xw≤1%</p>&l

16、t;p>  第三章 精餾塔工藝設(shè)計(jì)</p><p><b>  3.1設(shè)計(jì)條件</b></p><p>  3.1.1工藝條件:</p><p>  飽和液體進(jìn)料,進(jìn)料乙烯含量xf=65%(摩爾百分?jǐn)?shù))</p><p>  塔頂乙稀含量 xD=99%,釜液乙稀含量 xw≤1%,總板效率為0.6。</p>

17、<p>  3.1.2操作條件:</p><p>  1)塔頂操作壓力:P=2.5MPa(表壓)</p><p>  2)加熱劑及加熱方法:加熱劑——熱水</p><p>  加熱方法——間壁換熱</p><p>  3)冷卻劑:循環(huán)冷卻水</p><p>  4)回流比系數(shù):R/Rmin=1.5<

18、/p><p>  3.1.3塔板形式:篩板</p><p>  3.1.4處理量:F=100kmol/h</p><p>  3.1.5安裝地點(diǎn):大連</p><p>  3.1.6塔板設(shè)計(jì)位置:塔頂</p><p>  3.2物料衡算及熱量衡算</p><p><b>  3.2.1物料

19、衡算</b></p><p>  D + D + W= F</p><p>  D·Xd + W·Xw= F·Xf</p><p>  D=65.3061kmol/h ; W=34.6939kmol/h </p><p><b>  塔內(nèi)氣、液相流量:</b>&

20、lt;/p><p>  1)精餾段:L =R·D; V =(R+1)·D;</p><p>  2)提餾段:L’=L+q·F; V’=V-(1-q)·F; L’=V’+W;</p><p>  3.2.2 熱量衡算</p><p> ?、旁俜衅鳠崃髁浚篞R=V’·r’</p>

21、<p>  再沸器加熱蒸氣的質(zhì)量流量:GR= QR/rR </p><p> ?、评淠鳠崃髁浚篞C=V·r</p><p>  冷凝器冷卻劑的質(zhì)量流量:GC= QC/(cl·(t2-t1))</p><p>  假設(shè)塔頂溫度Tto=256K 經(jīng)泡點(diǎn)迭代計(jì)算得塔頂溫度Tt=256.4K</p><p

22、>  塔頂壓力Pt=2500+101.3=2601.325KPa </p><p>  代入公式 計(jì)算并換算得</p><p>  PAo=2612.46KPa ; PBo=1527.1KPa</p><p>  又 得: KA=1.004281 ; KB=0.587047</

23、p><p>  /1.6=1.4722</p><p>  3.3.2最小回流比計(jì)算:</p><p>  泡點(diǎn)進(jìn)料:q=1 </p><p>  q線:x=xf </p><p>  代入數(shù)據(jù),解得xe=0.65;ye=0.7322</p><p>&

24、lt;b>  =3.1439</b></p><p>  R=1.5Rmin=4.71585</p><p>  3.3.3 逐板計(jì)算過(guò)程:</p><p>  y1=xD=0.99</p><p>  =0.825xn+0.173</p><p>  直至xi< xf 理論進(jìn)料位置

25、:第i塊板</p><p><b>  進(jìn)入提餾段:</b></p><p>  =1.09298 xn-0.0008503</p><p>  直至xn< xW 計(jì)算結(jié)束。理論板數(shù):Nt=n(含釜)</p><p>  由C語(yǔ)言程序算得理論塔板數(shù)精餾段板數(shù)量為19 總板為38(不含釜)</p&g

26、t;<p>  則進(jìn)料板Nf=19/0.6 =32, 實(shí)際板數(shù)Np=(Nt-1)/0.6=64</p><p>  則塔底壓力Pb=Pt+0.98×0.47×Np= 2616.47KPa</p><p>  塔底溫度Tb=278.42</p><p>  α=1.435825誤差值為2.6147%<5%,滿(mǎn)足精度要求。<

27、/p><p>  所以假設(shè)成立,上述計(jì)算結(jié)果均為正確結(jié)果。</p><p>  3.4精餾塔工藝設(shè)計(jì)</p><p><b>  3.4.1物性數(shù)據(jù)</b></p><p>  壓力2.601Mpa,溫度256.4K下,乙稀的物性數(shù)據(jù):</p><p>  氣相密度:ρV =33kg/ m3</

28、p><p>  液相密度:ρL =408kg/ m3</p><p>  液相表面張力:σ=2.5mN/m</p><p><b>  3.4.2初估塔徑</b></p><p>  液相流量:L’=21.135m3/h</p><p>  氣相流量:V’= V =316.72m3/h</p&g

29、t;<p><b>  兩相流動(dòng)參數(shù): </b></p><p><b>  =0.23</b></p><p>  初選塔板間距 HT=0.4m,查《化工原理》(下冊(cè))P107篩板塔泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖,得:C20=0.055</p><p>  所以,氣體負(fù)荷因子: =0.0367</p

30、><p>  液泛氣速: =0.1392m/s</p><p><b>  取泛點(diǎn)率0.6</b></p><p>  操作氣速:u = 泛點(diǎn)率 ×uf=0.0835 m/s</p><p>  氣體流道截面積: =1.09m2</p><p>

31、;  選取單流型弓形降液管塔板,取Ad / AT=0.06;</p><p>  則A / AT=1- Ad / AT =0.94</p><p>  截面積: AT=A/0.94=1.06m2</p><p>  塔徑: =1.22m</p><p>  圓整后,取D=1.2m</p><p>

32、  符合《化工原理》P108表6.10.1及P110表6.10.2的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)</p><p>  實(shí)際面積: =1.13 m2</p><p>  降液管截面積:Ad=AT×0.12= 0.144m2</p><p>  氣體流道截面積:A=AT-Ad=1.056m2</p><p>  實(shí)際操作氣速:

33、 = 0.083m/s </p><p>  實(shí)際泛點(diǎn)率:u / uf =0.596</p><p>  塔高的估算Np=64</p><p>  有效高度:Z= HT ×Np=25.6m</p><p>  釜液高度(略),進(jìn)料處兩板間距增大為0.7m</p><p>  設(shè)置6個(gè)人孔,每個(gè)人

34、孔0.8m</p><p>  裙座取5m,塔頂空間高度1.5m,釜液上方氣液分離高度取1.5m.</p><p>  設(shè)釜液停留時(shí)間為30min</p><p>  釜液高度:ΔZ =0.77m 取其為0.8m </p><p>  所以,總塔高h(yuǎn)=Z+0.7+5+1.5+1.5+0.8+2.4=3

35、7.5m</p><p>  3.5溢流裝置的設(shè)計(jì)</p><p>  3.5.1降液管(弓形)</p><p>  由上述計(jì)算可得:降液管截面積:Ad=AT×0.12= 0.144 m2</p><p>  由Ad/AT=0.12,查《化工原理》(下冊(cè))P113的圖6.10.24可得:</p><p>&l

36、t;b>  lw/D=0.62</b></p><p>  所以,堰長(zhǎng)lw=0.75D=0.744m</p><p><b>  3.5.2溢流堰</b></p><p><b>  取E近似為1</b></p><p>  則堰上液頭高:

37、=0.0264m>6mm</p><p>  取堰高h(yuǎn)w=0.05m,底隙hb=0.04m</p><p>  液體流經(jīng)底隙的流速:u =0.197m/s<0.5m/s </p><p><b>  符合要求</b></p><p>  3.6 塔板布置和其余結(jié)構(gòu)尺寸的選取</p>

38、<p>  取塔板厚度б=3mm</p><p>  進(jìn)出口安全寬度bs=bs’=80mm</p><p>  邊緣區(qū)寬度bc=50mm</p><p>  由Ad/AT=0.06,查《化工原理》(下冊(cè))P113的圖6.10.24可得:</p><p>  bd/D=0.118</p><p>  所以降

39、液管寬度:bd =0.118D=0.1416m</p><p><b>  =0.37m</b></p><p>  r= =0.56m</p><p>  有效傳質(zhì)面積: = 0.78 m2 </p><p>  取篩孔直徑:do=5mm,取孔中心距:t=4

40、.26do= 25mm</p><p>  開(kāi)孔率: = =0.036</p><p>  篩孔面積: = 0,0282m2 </p><p>  篩孔氣速: =3.12m/s</p><p>  篩孔個(gè)數(shù): =1438<

41、/p><p>  3.7塔板流動(dòng)性能校核</p><p>  3.7.1液沫夾帶量校核</p><p>  Hf=2.5(hw+how)=0.192m</p><p>  質(zhì)量夾帶率ev : </p><p>  =0.0056kg液/kg</p><p>  ev<0.1 kg液/kg氣,故

42、符合要求。</p><p>  3.7.2塔板阻力hf的核對(duì)</p><p>  hf= ho+hl+hσ</p><p>  又 б=4mm,do=5mm,故do/б=1.25</p><p>  查《化工原理》(下冊(cè))P118圖6.10.30得:Co=0.81</p><p>  則

43、 = 0.061液柱</p><p><b>  又 </b></p><p>  氣體動(dòng)能因子 =0.65</p><p>  查《化工原理》(下冊(cè))P118圖6.10.31得:</p><p>  塔板上液層充氣系數(shù):β=0.73</p><p>  =

44、0.00049m液柱</p><p>  hf= ho+hl+hσ=0.117m液柱</p><p>  3.7.3降液管液泛校核</p><p>  Hd 可取Δ=0</p><p>  式中 =0.00595m液

45、柱</p><p>  則 Hd =0.1997m液柱</p><p>  取降液管中泡沫層相對(duì)密度:Φ=0.6</p><p>  則Hd’= =0.333m液柱</p><p><b>  所以不會(huì)發(fā)生液泛 </b></p><p> 

46、 3.7.4液體在降液管中的停留時(shí)間</p><p>  =5.776s>5s,滿(mǎn)足要求。 </p><p>  3.7.5嚴(yán)重漏液校核</p><p><b>  =0.015m</b></p><p>  = 1.619 </p><p>  k=1.64>1.5-2.0&

47、lt;/p><p><b>  滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求</b></p><p><b>  3.8負(fù)荷性能圖</b></p><p>  3.8.1過(guò)量液沫夾帶線</p><p>  規(guī)定:ev = 0.0056( kg 液體 / kg氣體) 為限制條件</p><p>  得:

48、 </p><p>  由上述關(guān)系可作得線①</p><p>  3.8.2液相下限線</p><p>  由上述關(guān)系可作得線②</p><p>  3.8.3嚴(yán)重漏液線 </p><p>

49、;<b>  = 3600 </b></p><p>  由上述關(guān)系可作得線③</p><p>  3.8.4液相上限線</p><p>  令 =5s</p><p>  得: =24.4</p><p>  由上述關(guān)系可作得線④</p

50、><p>  3.8.5漿液管液泛線</p><p><b>  Hd’=HT+hW</b></p><p>  帶入數(shù)據(jù)整理后得: </p><p>  上述關(guān)系可作得降液管液泛線⑤</p><p>  上五

51、條線聯(lián)合構(gòu)成負(fù)荷性能圖</p><p>  作點(diǎn)為:qVLh =21.136m3/s</p><p>  qVVh =316.7 m3/s</p><p><b>  負(fù)荷性能圖</b></p><p>  設(shè)計(jì)點(diǎn)位于四條線包圍的區(qū)間中間,</p><p>  操作彈性:qVVhmax / qVV

52、hmin≈24.4/2.28=10.7</p><p><b>  所以基本滿(mǎn)足要求</b></p><p>  第四章 再沸器的設(shè)計(jì)</p><p>  第一節(jié) 設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)條件</p><p>  1、選用立式熱虹吸式再沸器</p><p>  塔頂壓力:2.601 Mpa(絕對(duì)壓力)&

53、lt;/p><p>  塔底壓力:Pb=Pt+0.98×0.47×Np= 2616.47KPa</p><p>  2、再沸器殼程與管程的設(shè)計(jì)條件</p><p>  1 殼程凝液在溫度(40℃)下的物性數(shù)據(jù):</p><p>  比熱:rc=4174J/(kg.K)</p><p>  熱導(dǎo)率:λc

54、=0.634w/(m*K)</p><p>  粘度:μc =0.653mPa*s</p><p>  密度:ρc =977.8kg/m3</p><p>  2.管程流體在(6℃ 2.616MPa)下的物性數(shù)據(jù):</p><p>  潛熱:rb=327.85kJ/kg</p><p>  液相熱導(dǎo)率:λb =87.6

55、8mw/(m*K)</p><p>  液相粘度:μb =0.068mPa*s</p><p>  液相密度:ρb =505kg/m3 </p><p>  液相定比壓熱容:Cpb= 1.88kJ/(kg*k)</p><p>  表面張力:σb=3mN/m</p><p>  氣相粘度:μv =0.0005mPa*

56、s</p><p>  氣相密度:ρv =38kg/m3 </p><p>  蒸氣壓曲線斜率(Δt/ΔP)=0.000503 m2 K/kg</p><p><b>  4.2估算設(shè)備尺寸</b></p><p>  氣相流量:L’=L+F=2.903kg/s</p><p>  液相流量:V

57、’= V =6kg/s</p><p>  熱流量: =951866w</p><p><b>  傳熱溫差: </b></p><p>  =22.54℃ </p><p>  假設(shè)傳熱系數(shù):K=400W/( m2 K)</p><p>  估

58、算傳熱面積Ap =105.57 m2 </p><p>  擬用傳熱管規(guī)格為:Ф25×2mm,管長(zhǎng)L=4.2m</p><p>  則傳熱管數(shù): =320 </p><p>  若將傳熱管按正三角形排列,按式 </p><p><b>  得:b=22.54&l

59、t;/b></p><p>  管心距:t=0.032m</p><p>  則 殼徑: =0.45m=80mm</p><p><b>  L/ =5.25m</b></p><p>  4.3傳熱系數(shù)的校核</p><p>  1.顯熱段傳熱系數(shù)K&l

60、t;/p><p>  假設(shè)傳熱管出口汽化率 Xe=0.18</p><p>  則循環(huán)氣量: = 16.13kg/s </p><p>  1)計(jì)算顯熱段管內(nèi)傳熱膜系數(shù)αi</p><p>  傳熱管內(nèi)質(zhì)量流速: </p><p>  =110.94

61、kg/( m2? s)</p><p>  雷諾數(shù): = 0.021×126.7/(0.068*0.001)=32919>10000</p><p>  普朗特?cái)?shù): =1.46</p><p>  顯熱段傳熱管內(nèi)表面系數(shù): =510.5w/( m2 K)</p><p>  2

62、)殼程冷凝傳熱膜系數(shù)計(jì)算αo</p><p>  蒸氣冷凝的質(zhì)量流量: qm水 =17.98kg/s</p><p>  折流板間距B=0.3Ds=0.27m,</p><p>  殼程流通面積So=BD(1-do/t)=0.0532m2,當(dāng)量直徑 de=1.103t2/do-do=0.02m,</p><p>  =10393,Pr=4

63、.3,</p><p>  管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)αo =3360w/ (m2 K)</p><p>  3) 污垢熱阻及管壁熱阻</p><p>  沸騰側(cè):Ri=0.000176 m2? K/w</p><p>  冷凝側(cè):Ro=0.00026 m2? K/w</p><p>  管壁熱導(dǎo)率λw =17W/m K<

64、/p><p><b>  4)顯熱段傳熱系數(shù)</b></p><p>  = 283.6W/( m2? K)</p><p>  2. 蒸發(fā)段傳熱系數(shù)KE計(jì)算</p><p>  傳熱管內(nèi)釜液的質(zhì)量流量:Gh=110kg/( m2? h)</p><p>  Lockhut-martinel參數(shù):&l

65、t;/p><p>  當(dāng)X=Xe=0.18 </p><p><b>  =1.39 </b></p><p>  則1/Xtt=0.717</p><p>  查設(shè)計(jì)書(shū)P96圖3-29</p><p><b>  得:αE=0.97</b></p><

66、p>  在Xe=0.18 X=0.4Xe=0.072的情況下</p><p><b>  =0. 28</b></p><p>  再查圖3-29,α′=1.5</p><p>  2)泡核沸騰壓抑因數(shù):α=(αE+α′)/2=2.47</p><p>  泡核沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù):</p><p

67、>  =24.92W/( m2? K)</p><p>  3)單獨(dú)存在為基準(zhǔn)的對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) :</p><p>  = 542w/( m2? K)</p><p>  沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù):KE</p><p>  對(duì)流沸騰因子 :Ftp=3.5(1/Xtt)0.5 =1.856 </p><p>  兩

68、相對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù): </p><p>  =904.772W/( m2? K)</p><p>  沸騰傳熱膜系數(shù): </p><p>  =935.503 w/( m2? K)</p><p>  =453.348w/( m2? K)</p><p>  3.顯熱段及蒸發(fā)段長(zhǎng)度

69、 </p><p><b>  = 0.0417</b></p><p>  LCD =L- LBC = 4.025m</p><p>  4.傳熱系數(shù) = 446.26m2 </p><p>  實(shí)際需要傳熱面積: = 94.628m2

70、</p><p>  傳熱面積裕度:Ap=3.14Nt doL=3.14*580*0.025*4.5=138.47m2 </p><p>  = (204.89-138.4)/204.89=0.3116>0.3</p><p>  所以,傳熱面積裕度合適,滿(mǎn)足要求</p><p><b>  四 循環(huán)流

71、量校核</b></p><p>  1.循環(huán)系統(tǒng)推動(dòng)力:</p><p>  1)當(dāng)X=Xe/3= 0.06時(shí)</p><p><b>  =4.24</b></p><p>  兩相流的液相分率: = 0.4078</p><p>  兩相流平均

72、密度: =228.5kg/m3</p><p>  2)當(dāng)X=Xe=0.18</p><p><b>  = 0.317</b></p><p>  兩相流的液相分率: = 0.114</p><p>  兩相流平均密度:

73、 = 91.1kg/m3</p><p>  根據(jù)課程設(shè)計(jì)表3-19 得:L=1m,</p><p>  則循環(huán)系統(tǒng)的推動(dòng)力: =10024pa</p><p>  2.循環(huán)阻力⊿Pf:</p><p>  ①管程進(jìn)出口阻力△P1 ,管程面積s=0.785Ntdi2=0.145

74、m2</p><p>  設(shè)進(jìn)口管內(nèi)徑Di=18.2mm,則進(jìn)口管內(nèi)質(zhì)量流速: G=Wi /(πDi2/4)=620.32 kg/(m2*s) </p><p>  釜液進(jìn)口管內(nèi)流動(dòng)雷諾數(shù): </p><p>  Re=Di/μb=1660268</p><p>  進(jìn)

75、口管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦系數(shù): </p><p>  λi =0 .01227+0.7543/Re0.38=0.0155</p><p>  進(jìn)口管長(zhǎng)度與局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度:</p><p><b>  =285.37m</b></p><p>  管程進(jìn)出口阻力: </p><p

76、>  =9280.37Pa</p><p>  傳熱管顯熱段阻力△P2 : di=0.021;NT=580</p><p>  =110.94kg/(m2·s)</p><p><b>  Re=37596</b></p><p><b>  =0.026</b></p>

77、;<p><b>  =1.58Pa</b></p><p>  傳熱管蒸發(fā)段阻力△P3 : di=0.021m;μv =5*Pa*s</p><p>  ρv =38kg/m3 </p><p>  a. 氣相流動(dòng)阻力△Pv3</p><p>  x為該段平均氣化率 , 取x=(1/3)Xe=0.

78、06</p><p>  =6.66kg/(m2·s)</p><p><b>  =31927</b></p><p><b>  =0.0277</b></p><p><b>  =3.093Pa</b></p><p>  液相流動(dòng)阻力

79、△PL3</p><p>  G=G-Gv=104.28 kg/(m2·s)</p><p>  ReL =di *GL /μb =36778</p><p><b>  = 0.0268</b></p><p><b>  = 55.46Pa</b></p><p&g

80、t;  = 270.40Pa</p><p> ?、芄軆?nèi)動(dòng)能變化產(chǎn)生阻力△P4</p><p>  動(dòng)量變化引起的阻力系數(shù): </p><p><b>  = 1.376</b></p><p>  ΔP4 =G2 M/ρb =33.53Pa </p><p>  管程出口段阻

81、力△P5</p><p>  a.氣相流動(dòng)阻力△Pv5</p><p><b>  =95780</b></p><p><b>  = 0.0276</b></p><p><b>  =32.3Pa</b></p><p>  b.液相流動(dòng)阻力△PL

82、5</p><p>  =104.28 kg/(m2·s)</p><p><b>  = 32083</b></p><p><b>  = 0.027</b></p><p><b>  =57.87Pa</b></p><p><b

83、>  =282.16Pa</b></p><p>  所以循環(huán)阻力:△Pf=△P1 + △P2 + △P3 + △P4 + △P5</p><p>  =9868.04Pa</p><p>  又因△PD=10024Pa</p><p>  所以 =1.015,大致在1.01到1.05之間,故符合要求&l

84、t;/p><p>  第五章 輔助設(shè)備設(shè)計(jì)</p><p>  5.1 輔助容器的設(shè)計(jì)</p><p>  容器填充系數(shù)?。簁=0.8</p><p>  5.1.1進(jìn)料罐(常溫貯料)</p><p>  -13℃乙烯 ρL1 =408kg/m3 </p><p>  乙烷 ρL2 =435k

85、g/m3 </p><p>  壓力取2.601MPa</p><p>  由上面的計(jì)算可知 進(jìn)料 Xf=65% Wf=63.93% </p><p>  進(jìn)料質(zhì)量流量:qmfh=3600 qmfs=3600*1.116=4017.6kg/h</p><p>  取 停留時(shí)間:x為60h</p><

86、;p>  進(jìn)料罐容積: 722m3</p><p>  圓整后 取V=720m3</p><p>  5.1.2回流罐(-18.7℃)</p><p>  質(zhì)量流量qmLh=3600R·qmDs =8623kg/h</p><p>  設(shè)凝液在回流罐中停留時(shí)間為0.25h,填充系數(shù)φ=0.7</p>

87、<p>  則回流罐的容積 7.54m3</p><p>  取V=7.54 m3</p><p>  5.1.3塔頂產(chǎn)品罐</p><p>  質(zhì)量流量qmDh=3600qmDs =3600*0.72=2160 kg/h;</p><p>  產(chǎn)品在產(chǎn)品罐中停留時(shí)間為72h,填充系數(shù)φ=0.7&

88、lt;/p><p>  則產(chǎn)品罐的容積 460.98m3</p><p><b>  取V=460m3</b></p><p><b>  5.1.4釜液罐</b></p><p>  取停留時(shí)間為80h,質(zhì)量流量qmWh=3600qmWs =3600*0.405=1040.4kg/

89、h </p><p>  則釜液罐的容積 273.45 m3</p><p><b>  取V=273m3</b></p><p><b>  5.2 傳熱設(shè)備</b></p><p>  5.2.1 進(jìn)料預(yù)熱器</p><p>

90、;  用25℃水為熱源,出口約為15℃走殼程</p><p>  料液由20℃加熱至45℃,走管程傳熱溫差:</p><p>  管程液體流率:qmfh=3600 qmfs=3600*1.1116=4018kg/h</p><p>  管程液體比熱容:Cp=1840J/K.kg</p><p>  傳熱量:Q= qmfsCp(tb-ta)=6

91、.16kW</p><p>  殼程水比熱:Cp=4.183kJ/kg.K</p><p>  殼程水流量:q=0.147kg/s</p><p>  假設(shè)傳熱系數(shù):K=700w/(m2?K)</p><p><b>  則傳熱面積:</b></p><p>  5.2.2塔頂冷凝器</p&

92、gt;<p>  擬用液氨為冷卻劑,進(jìn)出口溫度為-50℃,-20℃。走殼程。</p><p>  管程溫度為-18.7℃</p><p>  液氨比熱容Cp=2.16Kj/K.kg,料液汽化焓△H=550kJ/kg</p><p>  管程流量:qmVs=24.64kg/s</p><p>  傳熱速率:Q= qmVs?r=15

93、96.85kW</p><p>  則殼程流量:qc =2518/2016/40=29.15kg/s</p><p>  假設(shè)傳熱系數(shù):K=700w/(m2?K)</p><p>  則傳熱面積: </p><p>  圓整后 取A=170m2</p><p>  5.2.3塔頂產(chǎn)品冷卻器</p&

94、gt;<p>  擬用液氨為冷卻劑,進(jìn)出口溫度為-60℃,-45℃,走殼程。</p><p>  管程溫度由-18.7℃降至-28℃</p><p>  取潛熱:r=1.8kJ/kg</p><p>  則傳熱速率:Q= qmDs?r=8.5kw</p><p>  則殼程流率:qc=Q/ΔH=0.26kg/s</p>

95、;<p>  假設(shè)傳熱系數(shù):K=700 w/(m2?K)</p><p>  則傳熱面積 </p><p>  5.2.4釜液冷卻器</p><p>  擬用液氨為冷卻劑,進(jìn)出口溫度為-50℃,-20℃,走殼程。管程溫度由-18.7℃降至-10℃</p><p>  傳熱速率:Q= qmVs

96、?ΔH =8.37kw</p><p>  則殼程流率:qc=Q/ΔH=0.129kg/s</p><p>  假設(shè)傳熱系數(shù):K=700 w/(m2?K)</p><p>  則傳熱面積: </p><p><b>  5.3 泵的設(shè)計(jì)</b></p><p>  1.進(jìn)料泵(兩臺(tái)

97、,一用一備)</p><p>  取液體流速:u=0.55m/s</p><p>  液體密度: kg/ m3 </p><p>  qVfs = qmfs / =0.00194m3/s</p><p><b>  選用</b></p><p>  實(shí)際流速u(mài)=0.381&

98、lt;/p><p><b>  液體粘度 </b></p><p><b>  取ε=0.2mm</b></p><p>  相對(duì)粗糙度:ε/d=0.0025</p><p>  查得:λ=0.0255</p><p>  取管路長(zhǎng)度:l=30m ;流量計(jì)當(dāng)量長(zhǎng)度le/di=12

99、;</p><p>  取90度彎管4個(gè),截止閥一個(gè),孔板流量計(jì)1個(gè),查書(shū)求阻力系數(shù),2突然擴(kuò)大2突然縮小,ξ=3</p><p><b>  取</b></p><p><b>  則</b></p><p>  qVLh =6.98m3/h</p><p>  選取泵的型

100、號(hào):臥式化工流程泵:IH 揚(yáng)程:5~125m 流量:6.3~400m3 /h 溫度:-20-105度</p><p>  5.3.2回流泵(兩臺(tái),一開(kāi)一用)</p><p>  取液體流速:u=0.55m/s</p><p>  液體密度: kg/ m3 </p><p>  qVLs = qmLs /

101、 =0.00587 m3/s</p><p><b>  液體粘度 </b></p><p><b>  取ε=0.2</b></p><p>  相對(duì)粗糙度:ε/d=0.00248</p><p>  查得:λ=0.032</p><p>  取管路長(zhǎng)度:l=84m &

102、lt;/p><p>  取90度彎管4個(gè),截止閥一個(gè),文氏管流量計(jì)1個(gè)</p><p><b>  取</b></p><p><b>  則</b></p><p>  qVLh =21.136m3/h</p><p>  選取泵的型號(hào):臥式化工流程泵:AY 揚(yáng)程:30~65

103、0m 流量: 2.5~600m3 /h 溫度:-45-420度</p><p>  5.3.3釜液泵(兩臺(tái),一開(kāi)一用)</p><p>  取液體流速:u=0.69m/s</p><p>  液體密度: kg/ m3 </p><p>  qVWs = qmWs / =0.504m/s&l

104、t;/p><p><b>  液體粘度 </b></p><p><b>  取ε=0.2</b></p><p>  相對(duì)粗糙度:ε/d=0.0043</p><p>  查得:λ=0.031 取管路長(zhǎng)度:l=20m </p><p>  取90度彎管4個(gè),截止閥一個(gè),文氏管流

105、量計(jì)1個(gè)</p><p><b>  取</b></p><p>  qVLh =2.393m3/h</p><p>  選取泵的型號(hào):臥式化工流程泵:ZA 揚(yáng)程:2-250 m 流量: 2~2100m3 /h 溫度:-80-450度</p><p>  第六章. 塔計(jì)算結(jié)果表</p><p&

106、gt; ?。?)操作條件及物性參數(shù)</p><p>  操作壓力:塔頂2.601 MPa(絕壓) 塔底 2.616MPa(絕壓)</p><p>  操作溫度:塔頂 -18 .7℃ 塔底 6 ℃</p><p>  (2) 塔板主要工藝尺寸及水力學(xué)核算結(jié)果</p><p>

107、<b>  管路設(shè)計(jì)</b></p><p>  進(jìn)料管線取料液流速:u=0.53m/s</p><p><b>  則 </b></p><p>  取管子規(guī)格Ф73×4。其它各處管線類(lèi)似求得如下:</p><p><b>  第八章 控制方案</b></p&

108、gt;<p>  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。由于檢測(cè)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。</p><p>  將本設(shè)計(jì)的控制方案列于下表</p><p><b>  總結(jié)</b></p><p>  完成了兩周的設(shè)計(jì),經(jīng)歷

109、的過(guò)程是痛苦和曲折的,從選擇計(jì)算參數(shù),到計(jì)算設(shè)計(jì),再到驗(yàn)證校核,其中的經(jīng)驗(yàn)過(guò)程基本上是課堂教學(xué)中學(xué)不到的。這次課程設(shè)計(jì)使我初步體會(huì)到作為一個(gè)工程設(shè)計(jì)人員,所必需具備的工程意識(shí)。在我確定參數(shù)時(shí),一些參數(shù)的取值似乎讓設(shè)計(jì)進(jìn)入了死胡同,進(jìn)行校核時(shí),經(jīng)常把前幾天的設(shè)計(jì)否定,要從新計(jì)算,經(jīng)常,為了兩個(gè)參數(shù)要反復(fù)整個(gè)計(jì)算過(guò)程十幾遍。面對(duì)這樣的困難,我覺(jué)得這些試驗(yàn),這些反復(fù)就是設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn),每一絲進(jìn)展都是對(duì)我莫大的鼓勵(lì),這些是先前紙上談兵所體會(huì)不到的。

110、</p><p>  我們學(xué)完了化工原理課程,可以應(yīng)付考試,到了真正做設(shè)計(jì)的時(shí)候,才發(fā)現(xiàn)自己真的知之甚少,有時(shí)候甚至覺(jué)得無(wú)從下手。當(dāng)設(shè)計(jì)終于做完的時(shí)候,其中必定充滿(mǎn)了很多很多的錯(cuò)誤,但我完全可以坦然面對(duì)這些錯(cuò)誤,因?yàn)檫M(jìn)步正是在錯(cuò)了再改,一改再改的前提下產(chǎn)生的。經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì),我深刻的體會(huì)到:從書(shū)本上的理論知識(shí)到真正的生產(chǎn)實(shí)踐,期間的距離真是差了很遠(yuǎn)?,F(xiàn)在我們是作設(shè)計(jì),已經(jīng)覺(jué)得很困難,到了下工廠操作的時(shí)候,必然又

111、會(huì)遇上新的問(wèn)題。但我們從來(lái)就是不懼怕困難的,在不斷的征服困難的過(guò)程中,我們才能也必然會(huì)掌握這門(mén)技術(shù)。</p><p>  這次課程設(shè)計(jì)完成后,我發(fā)現(xiàn)我對(duì)于化工原理知識(shí)的了解上升到了一個(gè)新的層面,對(duì)于設(shè)計(jì)過(guò)程中的每一步,我都能說(shuō)出它的原理和具體做法。對(duì)于上課時(shí)涉及較少的工藝流程也熟悉了不少。此外,在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中復(fù)習(xí)并掌握了許多計(jì)算機(jī)知識(shí),例如,EXCEL,AUTO-CAD等??傊ㄟ^(guò)這次課程設(shè)計(jì),豐富了我各個(gè)方

112、面的知識(shí),我受益匪淺。更希望各位老師能幫助指出我設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤與不足之處,使我能不斷提高進(jìn)步。</p><p><b>  參考文獻(xiàn)</b></p><p>  1.《化工原理課程設(shè)計(jì)》,王國(guó)勝主編 大連理工大學(xué)出版社</p><p>  2.《化工傳遞與單元操作課程設(shè)計(jì)》 柴誠(chéng)敬主編 天津大學(xué)出版社</p><p>

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