九、产品冷却器选型
塔顶氯苯含量较少，可按纯苯求取 苯的定性温度tD?83.2℃ 设水的进口温度为t1?30℃
根据设计经验，选择冷却水的温升为8℃，则水的出口温度为t2?30?8?38℃
30?38?34℃ 2查得苯在定性温度下的物性数据
水的定性温度
密度：??813.3kg/m3 饱和蒸汽气化热：r?275kJ/kg
查得水在定性温度下的物性数据
密度：??994.4kg/m3
定压比热容：Cp?4.174kJ/(kg·℃) 导热系数：k?0.538W/（m·℃） 黏度：??0.73?10?3Pa?s
1.负荷计算:
Q? M·D·r=78.11×52.53×275×103/3600=3.134×105W
2 冷却水耗量:
Q3.134?105 Wc???9.386kg/s
Cpc?t2?t1?4.174?103??38?30?2.确定流体的流径
该设计任务的热流体为苯，冷流体为水，为使苯能通过壳壁面向空气中散热，提高冷却效果，令苯走壳程，水走管程.
计算平均温度:暂按单壳程、双管程考虑，先求逆流时平均温度差 苯T 83.2 -----?83.2 冷却水t 38 ?---- 30
_______________________________________ △t 45.2 53.2
- 28 -
?? ?tm?t2??t153.2?45.2??49.09℃ ?t253.2lnln?t145.23.计算R和P: R?T1?T2t?t38?30?0 p?21??0.150 t2?t1T1?t183.2?30? ?tm??tm选单壳程可行。 4.选择换热器型号
由于两流体温差≈50℃，壳选用固定管板式换热器的系列标准（JB/T4715-92） 选择主要参数如下：
公称直径Dn 325mm 公称压力Np 1.6Mpa 管程数Np
2 管子尺寸 ?25?2.5 管子根数n 40 管长 3000mm 管中心距 32mm 中心排管数 9 管子排列方式 正三角形 管程流通面积 0.0031m 实际换热面积s0?n?d0?L?0.1??40??0.025??3?0.1??9.11m2 选K值，估算传热面积
参照《化工流体流动与传热》附录二十六，初选取K=850 W/（m·℃）
22Q3.134?105 S???7.51m2
K?tm850?49.099.11?7.51?100%?17.56% ，传热面积的裕度可满足工艺要求。
9.11采用此换热面积的换热器，则要求过程的总传热系数为：
安全系数：
2Q3.134?105 K0???700.8 W/（m·℃）
S0?tm9.11?49.09 验算：K/K0?850/700.8?1.21?1.15，符合实际标准
- 29 -
十、筛板塔设计计算结果一览表
计 算 结 果 项 目 平均压强 平均温度 气相 平均流量 液相 全塔效率 实际塔板数 板间距 塔段的有效高度 塔径 空塔气速 实际空塔气速 塔板液流型式 溢 流 溢流管型式 堰长 堰高 装 置 降液管宽度 底隙高度 板上清液层高度 孔径 孔间距 孔数 开孔区面积 开孔面积 Ls ET 符 号 Pm tm Vs 单 位 精馏段 kPa ℃ m3/s m3/s 块 m m m m/s m/s m m m m m mm mm 个 m2 m2 15 2731 0.532 0.0537 0.05287 0.124 0.0158 0.06 5 14 3135 0.532 0.0617 0.860 0.780 单溢流型 弓形 0.66 0.0416 0.124 0.0306 107.75 87.6 0.612 0.00073 提馏段 115.8 115.4 0.612 0.00303 0.440 23 0.4 11.6 1.0 0.791 Np1 HT Z D u u0 lw hw Wd ho hL do t n Aa A0 - 30 -
筛孔气速 塔板压降 液体在降液管中的停留时间 降液管内清液层高度 雾沫夹带 负荷上限 负荷下限 气相最大负荷 气相最小负荷 操作弹性
uo m/s kPa s m液柱 kg液/kg气 m3/s m3/s 11.40 0.633 31.07 0.1396 0.0133 9.92 0.6166 7.485 0.1314 0.0145 ?pp θ Hd eV Ls,max 液沫夹带液沫夹带控制 液相负荷下限控制 1.111 0.469 2.369 控制 漏液控制 1.032 0.359 2.875 Ls,min Vs,max Vs,min 十一、评述
1.结果：
精馏塔塔体设计采用筛板塔板，共23块塔板，能够完成年产纯度为99.8%的氯苯17280吨，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%，原料液中含氯苯为38%（以上均为质量%）的生产任务，并且具有一定的操作弹性。 2.结论：
1）. 操作压力：本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于苯和氯苯这类非热敏沸点在常温（工业低温段）物系分离。
2）. 塔板形式：根据生产要求，选择结构简单，易于加工，造价低廉的筛板塔，筛板塔处理能力大，塔板效率高，压降教低，在苯和氯苯这种黏度不大的分离工艺中有很好表现。
3）.加料方式和加料热状态：设计采用泡点进料，将原料通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。
4）.由于蒸汽质量不易保证，采用间接蒸汽加热。 3.感想与收获
- 31 -
通过这次课程设计，我有了很多收获。首先，通过这一次的课程设计，我进一步巩固和加深了所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养了自己分析和解决与本课程有关的具体原理所涉及的实际问题的能力。对化工原理设计有了更加深刻的理解，为后续课程的学习奠定了坚实的基础。而且，这次课程设计过程，最终完美的实现了预期的目的，大家都收益匪浅，也对这次经历难以忘怀。
其次通过这次课程设计，对板式塔的工作原理有了初步详细精确话的了解，加深了对设计中所涉及到的一些力学问题和一些有关应力分析、强度设计基本理论的了解。使我们重新复习了所学的专业课，学习了新知识并深入理解，使之应用于实践，将理论知识灵活化，这都将为我以后参加工作实践有很大的帮助。非常有成就感，培养了很深的学习兴趣。
在此次设计的全过程中，我们达到了最初的目的，对化工原理有了较深入的认识，对化工设备的设计方面的知识有了较全面的认识，熟悉了板式塔设计的全过程及工具用书。我去图书馆查阅了这方面的有关书籍并上了一些网站检索了相关内容，从中学到了很多知识，受益匪浅。通过一步一步验算和失败也体会到仅仅是模拟设计，一点的不精准也会导致结果千差万别，更何况是投入生产，想必情况更加复杂，设计应更加详细和缜密。
这次课程设计我投入了不少时间和精力，我觉得这是完全值得的。我独立思考，勇于创新的能力得到了进一步的加强。由于时间和经验等方面的原因，该设计中还存在很多不足、如对原理的了解还不够全面等等。今后会进一步学习来加深了解。
- 32 -