吉林化工学院化工原理课程设计
?3.47 提留段操作弹性：S,max2?U0.4328 S,min2U1.5036
第三章 辅助设备及选型
3.1热量衡算
Cp1?77.422KJ/(kmol.K)tD=46.82℃温度下：CpCp2D?133.71KJ/(kmol.K)?Cp1?xD?Cp2
?(1?xD) ?77.422?0.967?133.91?0.033?79.29KJ/(kmol.K)
Cp1?78.074KJ/(kmol.K)tW=74.14℃温度下：Cp2?136.25KJ/(kmol.K)CpW?Cp1?xW?Cp2
?(1?xW) ?78.074?0.043?136.25?0.957?133.75KJ/(kmol.K)
r1?2.7012?10KJ/kmol?355.42KJ/kg44tD=46.82℃温度下： r2?3.1441?10KJ/kmol?204.16KJ/kg
r?r1xD?r2(1?xD)?355.42?0.967?204.16?0.033?350.43KJ/kg
①0℃时塔顶气体上升的焓QV 塔顶以0℃为基准
QV?V?CpD
?tD?V?r?MD
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?99.15?79.29?46.82?99.15?350.43?78.57?3098005.49KJ/h ②回流液的焓QR
QR?L?Cp?tD?70.41?79.29?46.82?261387.11KJ/h
③塔顶流出液的焓QD
QD?D?Cp?tD?28.74?79.29?46.82?106693.16KJ/h
④冷凝器消耗的焓QC
QC?QV?QR?QD
?3098005.49?261387.11?106693.16?2729925.22KJ/h
⑤进料口的焓QF
Cp1?78.074KJ/(kmol.K)tF温度下：CpCp2F?136.25KJ/(kmol.K)?Cp1?xF?Cp2
?(1?xF) ?78.074?0.34?136.25?0.66?116.47KJ/(kmol.K)
QF?F?Cp?tF?89.43?116.47?58?604122.90KJ/hF
⑥塔底残液的焓QW
QW?W?Cp?tW?60.69?133.75?74.14?601815.70KJ/hW
⑦再沸器QB(全塔范围列衡算式) 塔釜热损失为10%，则??0.9 设再沸器损失能量：QS?0.1QB
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QB?QF?QC?QW?QS?QD
0.9QB?QC?QW?QD?QF
?2729925.22?601815.70?106693.16?604122.90 ?283341.18KJ/h
QB?3149234.64KJ/h
3.2塔顶冷凝器的设计计算
3.2.1确定流体空间
二硫化碳-四氯化碳混合气体温度较高，走壳程可以更好的散热，冷却水应走管程。确定流体的定性温度、物性数据，并选择列管冷凝器的型号。
设冷却水的进口温度为20℃，出口温度为30℃，壁温设为46℃ 二硫化碳—四氯化碳混合气体定性温度为3.2.2计算平均传热温差 逆流平均温差：
二硫化碳和四硫化碳 46.41 ℃ 46.41 ℃
冷却水 20 ℃ 30 ℃
Δtm'=
(T1?t2)?(T2?t1)lnT1?t2T2?t1?(46.41?30)?(46.41?20)ln46.41?3046.41?20?21.0146.82?462?46.41 ℃
℃
暂按单壳程、偶数管程考虑，则： R=
T1?T2t2?t1?0，故温差校正系数?=1>0.8，可行。
则两流体的平均传热温差为： Δtm=?Δtm'=21.01℃
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①选K值，估算传热面积
初选K=4180KJ/（m3·h·℃），则估算面积为： A=
QcK?tm?2729925.224180?21.01?31.08m2
取安全系数为1.04，则A?1.04?31.08?32.32m2 ②管径的选择：
设流率为25m3/s，取碳钢直径Ф25×2.5mm的管子。 管长、管程和总管数的确定：
nS=
Vw0.785diuA2?74.650.785?0.02?1?36002?66.04
L=
ns?d0?32.3266.04?3.14?0.02?8.00m
Np=
Ll?8.006?2
换热器的总管数为：NT?Np?nS?2?66.04?132.08?133 3.2.3 冷凝器型号的选择
冷凝器型号：Ф25×2.5mm直径：公称直径：500；管程数：2；管子根数：164
3.3进料泵的设计计算 进料管内流速为uF=1.5m/s
设泵在地面上，忽略其他因素，料液面至加料孔的高度为h
h?0.4(9?2)?0.8?2.06?2?8.06m
主加料管长20米，90o标准弯头两个，截止阀两个，相关管件的局部阻力系数为90o标准弯头：??0.75；截止阀：??6.0，则总的局部阻力系数为???0.75?2?6.0?2?13.5
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进料液密度：1445.71kg/m3 黏度：4.90699?10?4Pa.s
Re?du??0.0470?1.5?1445.714.90699?10?4??207708.91?104为湍流
取管壁绝对粗糙度??0.3mm ?/d?0.0041 ??0.031
Hf?(?1dfu??)?F2?(0.031?200.0472g?13.5?1.5)1.522?9.81?3.23m
?PF?1.0?9?9.0Kpa
两截面间列柏努力方程求泵的扬程为：
He??z??PFg?F?Hf?8.06?9.0?1031445.71?9.81?3.23?11.92m
流量q?FM??106.68?127.481445.71?9.41m/h
3选IS65-50-160型号的进料泵
3.4主要接管尺寸的选取
3.4.1进料管
进料管结构有很多，有直管进料管，弯管进料管，T型进料管 本设计采用直管进料管，管径计算如下： VF=
89.43?127.481445.71?7.8858m/h3，
取管内流速uF=1.5m/s，则进料管直径:
4VF3600?uF4?7.88583600?3.14?1.5dF=
??0.043131m?43.13mm
取进料管尺寸为?57×4mm 3.4.2回流管
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