程为Vs=0.1890-8.87
在操作范围内,任取几个值,依上式计算出,列表
0.0001 0.0003 0.0005 0.0006 0.1881 0.1863 0.1846 0.1837
3.5.2 液泛线
由于存在hw+how+?+hd+hp=Ф(HT+hw) 取Ф=0.5,忽略?,代入各相应值化简后得Vs2=0.064-1590.6Ls2-1.304Ls2/3 同样列表
0.0002 0.0003 0.0005 0.0006 0.0.197 0.183
0.164
0.156
3.5.3 液体负荷上限线:
Lsmax=AfHT/t停
液体的最大流量应保证在降液管中停留时间不低于3—5s,以t=5计算,则Lsmax=0.01×0.3/5=0.0006m/s 3.5.4 液体负荷下限线:
取堰上液层高how=0.006m为下限条件,得2.84×10-3×E(Lsmin/lw)2/3=0.06 取E=1
即Lsmin=0.000137 作性能图如下:
/s
操作点(0.0005443,0.136)在正常操作范围内,由图查得Vsmax=0.149Vsmin=0.0697 故操作弹性为
/s
0.149/0.0697=2.14
/s
3.6 热量衡算
3.6.1 塔底热量衡算:(tw=129.5℃) 塔底苯蒸汽的摩尔潜热rv1’(kj/kg)=355.6 塔底乙苯蒸汽的摩尔潜热rv2’(kj/kg)=341.9
所塔底上升蒸汽的摩尔潜热rv’=rv1’yw+rv2’(1-yw)=355.6*0.027+341.9*(1-0.027)=342.27kj/kg
故再沸器热流量Qr(kj/s)=V’·rv=15.732*7.929*342.27/3600=118.6 kj/kg 因为设备热损失为加热蒸汽供热量的5﹪,且加热蒸汽潜热rR(kj/kg)=2177.6
118.6??1?0.05?故所需蒸汽的质量流量Gr(kg/s)=Qr/rR=3.6.2 塔顶热量衡算:(塔顶tD=82.5℃) 塔顶苯蒸汽的摩尔潜热rv1=379.3kj/kg 塔顶乙苯蒸汽的摩尔潜热rv2=359.3kj/kg
2177.6=0.057kg/s
所以塔顶上升蒸汽的摩尔潜热rv(kj/kg)=rv1y1+rv2(1-y1)=379.3×0.992+359.3×0.008=379.4 kj/kg
故冷凝器的热流量Qc(kj/s)=V·rv2=(R+1)D·rv2=0.136×1.615×378.9=83.22 kg/s
因为水的定压比热容Cc(kj/kgk)=4.174,冷却水进口温度为30℃,出口温度为
45℃
故所需冷却水的质量流量Gc(kg/s)=83.22/4.174×(45-30)=1.329 kg/s
3.7 设计结果一览表
浮阀塔工艺设计计算结果
项目 塔径D,m 板间距HT,m 塔板型式 空塔气速u,m/s 溢流堰长度hw,m 板上液层高度hl,m 浮阀数N,个 阀孔气速u0,m/s 阀孔动能因素F0 孔心距t,m 排间距t’,m 阀孔直径,m 降液管内的清夜高度Hd,m 溢流堰高度hw,m 气相负荷上限(Vs)max 气相负荷下限(Vs)min 开孔率﹪ 操作弹性 单降压板/m 降液管面积,m2 降液管宽,m 数值与说明 0.5 0.3 单流型 0.693 0.3 0.06 20 5.695 10 0.08 0.08 0.039 0.11 0.04 0.149 0.0697 12.16 2.14 0.063 0.01 0.055 备注 弓形塔板 等边三角形叉排 同一横排孔心距 液柱
第四章 对设计的评述和有关问题的分析讨论
4.1 对设计的评述
本设计是一次常规的练习设计,目的在于掌握设计的过程和分析问题的能力,必定有许多不足之处,希望老师多多批评。
4.2 对设计的讨论
在实际的生产中除满足生产需求外还应注意塔的成本费,腐蚀损耗,折旧率等问题。
4.3 主要符号说明
符号 意义 单位 符号 M x 摩尔质量 液相中易挥发组分的摩尔分数 y 汽相中易挥发组分的摩尔分数 D F W 塔顶产品流率 进料流率 塔底产品流率 Kmol/h Kmol/h Kmol/h Cc Qc rv 水的定压比热容 冷凝器的热流量 上升蒸汽的摩尔潜热 kj/kgk kj/s Kj/kg ρv Vs Ls 气相平均密度 平均蒸汽流量 平均液相流量 Kg/m3 m3/s m3/s Gc 冷却水的质量流量 kg/s Mv’ 气相平均摩尔质量 Kg/kmol Kg/kmol F1 泛点率 m ML’ tm’ 液相平均摩尔质量 平均温度 Kg/kmol ℃ 意义 单位 符号 意义 单位 dit 管口直径 ? t 相对挥发度 孔心距 m Vsv 上升蒸汽体积流量 Vsw 釜残液的体积流量 m3/s m3/s ρL μmax 液相平均密度 最大允许速度 Kg/m3 ρ σ R Rmin HT N Ф 密度 表面张力 回流比 最小回流比 板间距 浮阀数 开孔率 Kg/m3 mN/m m 个 Lsf 进料体积流量 hL 清液层高度 m3/s mm mN/m m m2 m Lw Af Wc Ws H h0 t’ 堰长 降液管面积 无效边缘区宽度 泡沫区宽度 堰高 降液管底隙高度 阀孔中心距 mm m2 mm mm m m mm C20 气相负荷因子 δ Z AT HF 液体表面张力 塔高 塔截面积 进料处板空间高度 参考文献
[1] 黄英主.《化工过程设计》[J].西北工业大学出版.2006.
[2] 匡国柱、史启才.《化工单元过程及设备课程设计》[J].化工工业出版社 2002.
[3] 刘雪媛、汤景凝.《化工原理课程设计》[R].石油大学出版社.2002. [4] 贾绍义.《化工原理课程设计》[S].天津大学出版社.2002.
[7] 马沛生.《有机化合物实验物性数据手册》[R].化工工业出版社.2006. [8] 化学工业设计院.《化工工艺设计手册》[J].2002.
致 谢
这次毕业设计得到了很多老师、同学和同事的帮助,其中我的导师王钰老师对我的关心和支持尤为重要,王钰老师对该论文从选题,构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模,导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神,将永远激励着我。在此,谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意!
另外,我还要感谢所有同学给予的帮助,正是由于你们的帮助和支持,我才能克服一个一个的困难和疑惑,直至论文的完成。
最后,我还要感谢我的父母及家人给予的无限支持与鼓励,使得我得以顺利、安心的完成学业。谢谢,谢谢您们。