2022年苯氯苯板式精馏塔冷凝器工艺设计方案全本 .pdf

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1、个人资料整理仅限学习使用苯-氯苯板式精馏塔冷凝器工艺设计工艺说明书学校：学院：专业：学号：姓名：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用目录一、苯 - 氯苯板式精馏塔的工艺设计任务书3 一）设计题目3 二）操作条件3 三）设计内容3 四）基础数据3 二、苯 - 氯苯板式精馏塔的工艺计算书精馏段部分） 4 一）设计方案的确定及工艺流程的说明5 二）全塔的物料衡算5 三）塔板数的确定5 四）塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算10 五）精馏段的汽液负荷计算11 三、标准系列化管式壳换热器的设计计

2、算步骤13 四、非标准系列化管式壳换热器的设计计算步骤13 五、苯立式管壳式冷凝器的设计标准系列）14 六、苯立式管壳式冷凝器的设计工艺计算书标准系列）16 一）确定流体流动空间16 二）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据16 三）计算热负荷16 四）计算有效平均温度差16 五）选取经验传热系数K值16 六）估算换热面积17 七）初选换热器规格17 八）核算总传热系数K017 九）计算压强降18 七、板式精馏塔工艺设计感想- -19化工原理课程设计任务书精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用

3、课程设计题目苯-氯苯板式精馏塔冷凝器的设计一、设计题目设计一苯 -氯苯连续精馏塔冷凝器。工艺要求：年产纯度为99.4%的氯苯40500t/a，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。原料液中含氯苯为35%以上均为质量%）。二、操作条件1.塔顶压强 4kPa表压）；2.进料热状况，料液温度为50t；3.塔釜加热蒸汽压力506kPa；4.单板压降不大于0.7kPa；5.回流液和馏出液温度均为饱和温度；3.冷却水进出口温度分别为25和 30；4.年工作日 330 天，每天24 小时连续运行。三、设计内容1.设计方案的确定及工艺流程的说明；2.塔的工艺计算；3.冷凝器的热负荷；4.冷凝器的选型及核算；5.冷凝器

4、结构详图的绘制；9.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。四、基础数据1.组分的饱和蒸汽压mmHg ）温度， ）80 85 90 95 100 105 108 110 苯760 877 1025 1170 1350 1535 1660 1760 氯苯148 173 205 246 293 342 376 400 温度， ）115 120 125 128 130 131.8 苯1981 2250 2518 2699 2900 1350 氯苯466 543 624 679 760 293 2.组分的液相密度kg/m3）温度， ）80 85 90 95 100 105 110 115 精选学习资料

5、 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用苯817 811 805 799 793 787 782 775 氯苯1039 1034 1028 1023 1018 1012 1008 1002 温度， ）120 125 130 苯770 764 757 氯苯997 991 985 纯组分在任何温度下的密度可由下式计算苯推荐：氯苯推荐：式中的 t 为温度，。3.组分的表面张力mN/m ）温度， ）80 85 110 115 120 131 苯21.2 20.6 17.3 16.8 16.3 15.3 氯苯26.1

6、25.7 22.7 22.2 21.6 20.4 双组分混合液体的表面张力可按下式计算：为 A、B 组分的摩尔分率）4.氯苯的汽化潜热常压沸点下的汽化潜热为35.3103kJ/kmol 。纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示：氯苯的临界温度：）苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书精馏段部分）一、设计方案的确定及工艺流程的说明原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却后送至苯液贮罐；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。流程图如下二、全塔的物料衡算一）料

7、液及塔顶底产品含苯的摩尔分率精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用苯和氯苯的相对摩尔质量分别为78.11 和 112.61kg/kmol 。0.00863 二）平均摩尔质量三）料液及塔顶底产品的摩尔流率依题给条件：一年以330天，一天以24 小时计，有：，全塔物料衡算：三、塔板数的确定一）理论塔板数的求取苯-氯苯物系属于理想物系，可采用梯级图解法M T 法）求取，步骤如下：1.根据苯 -氯苯的相平衡数据，利用泡点方程和露点方程求取依据，将所得计算结果列表如下：温度， ）80 85 88 90 9

8、5 98 100 苯760 877 958 1025 1170 1272 1350 氯苯148 173 192 205 246 272 293 两相摩尔分率x 1 0.834 0.742 0.677 0.556 0.488 0.442 y 1 0.962 0.935 0.913 0.856 0.817 0.785 温度， ）105 108 110 115 118 120 125 苯1535 1660 1760 1981 2132 2250 2518 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用氯苯34

9、2 376 400 466 510 543 624 两相摩尔分率x 0.350 0.299 0.265 0.194 0.154 0.127 0.072 y 0.707 0.653 0.614 0.506 0.432 0.376 0.239 温度， ）128 130 131.8 苯2699 2840 2900 氯苯679 719 760 两相摩尔分率x 0.040 0.019 0 y 0.142 0.071 0 本题中，塔内压力接近常压实际上略高于常压），而表中所给为常压下的相平衡数据，因为操作压力偏离常压很小，所以其对平衡关系的影响完全可以忽略。2.确定操作的回流比R将 1.表中数据作图得曲线

10、及曲线。在图上，因，查得，而，。故有：考虑到精馏段操作线离平衡线较近，故取实际操作的回流比为最小回流比的1.8 倍，即：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用3.求理论塔板数1）逐板计算法提馏段操作线为过和两点的直线。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用图解得

11、块不含釜）。其中，精馏段块，提馏段块，第 5 块为加料板位置。3）吉利兰图法 N=11.6 块块 N=3.8 块精馏段取块提馏段取块块=106 取塔顶底的算术平均值），在此平均温度下查化工原理附录11 得：，。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用2.实际塔板数近似取两段效率相同）精馏段：块，取块提馏段：块，取块总塔板数块。四、塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算一）平均压强取每层塔板压降为0.7kPa计算。塔顶：加料板：平均压强二）平均温度查温度组成图得：塔顶为80，加料板为88。三）平

12、均分子量塔顶：，查相平衡图）加料板：，查相平衡图）精馏段：四）平均密度精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用1.液相平均密度塔顶：进料板：精馏段：2.汽相平均密度五）液体的平均表面张力塔顶：；80）进料板：；88）精馏段：六）液体的平均粘度塔顶：查化工原理附录11，在 80下有：加料板：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用精馏段：五、精馏段的汽液负荷计算汽相摩尔流率汽相体积流量汽相体积流量液

13、相回流摩尔流率液相体积流量液相体积流量冷凝器的热负荷苯立式管壳式冷凝器的设计标准系列）一、设计任务1.处理能力： 40500t/a ；2.设备形式：立式列管式冷凝器。二、操作条件1.苯：冷凝温度80，冷凝液于饱和温度下离开冷凝器；2.冷却介质：为井水，流量70000kg/h，入口温度25，出口温度30；3.允许压降：不大于105Pa；4.每天按 330 天，每天按24小时连续运行。三、设计要求苯立式管壳式冷凝器的设计工艺计算书标准系列）本设计的工艺计算如下：此为一侧流体为恒温的列管式换热器的设计。1.确定流体流动空间冷却水走管程，苯走壳程，有利于苯的散热和冷凝。2.计算流体的定性温度，确定流体

14、的物性数据苯液体在定性温度51.7）下的物性数据 导热系数W/(m 苯80 677 0.31 1.942 0.127 井水27.5 993.7 0.717 4.174 0.627 3.计算热负荷4.计算有效平均温度差逆流温差5.选取经验传热系数K 值根 据 管 程 走 井 水 ， 壳 程 走 苯 ， 总 传 热 系 数， 现 暂 取。6.估算换热面积7.初选换热器规格立式固定管板式换热器的规格如下公称直径 D600mm 公称换热面积S113.5m2 管程数 Np.1 管数 n.230 管长 L.6m 管子直径 .精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -

15、 - -第 13 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用管子排列方式.正三角形换热器的实际换热面积该换热器所要求的总传热系数8.核算总传热系数1）计算管程对流传热系数湍流）故2）计算壳程对流传热系数因为立式管壳式换热器，壳程为苯饱和蒸汽冷凝为饱和液体后离开换热器，故可按蒸汽在垂直管外冷凝的计算公式计算现假设管外壁温，则冷凝液膜的平均温度为，在换热器内绝大多数苯的温度在80，只有靠近管壁的温度较低，故在平均膜温57.5 下的物性可沿用饱和温度80下的数据，在层流下：3）确定污垢热阻精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 16

16、页个人资料整理仅限学习使用4）总传热系数所选换热器的安全系数为表明该换热器的传热面积裕度符合要求。5）核算壁温与冷凝液流型核算壁温时，一般忽略管壁热阻，按以下近似计算公式计算，这与假设相差不大，可以接受。核算流型冷凝负荷符合层流假设）9. 计算压强降1）计算管程压降Ft结垢校正系数， Np管程数， Ns壳程数）取碳钢的管壁粗糙度为0.1mm，则，而，于是精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用对的管子有2）计算壳程压力降壳程为恒温恒压蒸汽冷凝，可忽略压降。由此可知，所选换热器是合适的。课程设计小结精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 16 页