【粗苯氢化生产工艺计算与设备选型分析3100字（论文）】

粗苯氢化生产工艺计算与设备选型分析目录TOC\o"1-3"\h\u20656粗苯氢化生产工艺计算与设备选型分析 1226021.1物料衡算 1266151.1.1操作条件 1276981.1.2原料粗苯处理量 245221.1.3两苯塔进出料 2263581.1.4预精馏塔进出料 2167441.1.5纯苯塔进出料 2247751.2设备计算与选型 3321211.2.1精馏塔的物料衡算 3251191.2.2塔板的计算 4170001.2.3精馏塔塔顶、塔底和进料板温度计算 5316331.2.4精馏塔塔顶、塔底和进料板密度流量的计算 10296901.2.5最小回流比、回流比及操作线的计算 12187521.3表面张力的计算 14203131.3.1精馏段 1499821.3.2提馏段 15120821.4塔径的计算 15169851.1.1精馏塔标准结构 15148621.1.2最大流速 16251231.1.3塔径 1651731.5塔板尺寸的设计计算 16141431.5.1溢流堰设计 16148031.5.2弓形降液管的宽度和面积 17267981.5.3降液管的底隙高度 1728861.6塔板布置及浮阀数目的排列 17238621.6.1塔板的布置 1793901.6.2浮阀数目与排列的计算 1959161.7塔板流体力学计算 2090231.7.1气相通过浮阀塔板的压降 20232331.7.2降液管高度验算 211.1物料衡算1.1.1操作条件a.年产能力：12万吨/年(料液)；b.年工作日：6000小时；c.原料中含有：苯55%，甲苯6%，二甲苯1.5%，苯乙烯25%，重质苯12.5%；甲苯含量小于11.2%，苯含量大于70.8%，二甲苯含量小于3.5%；三苯含量大于89%，萘含量小于2.5%；d.密度小于0.895；e.纯苯塔塔顶温度80℃；f.塔釜温度120℃。1.1.2原料粗苯处理量根据设计任务，年处理量12万吨/年，年生产时间6000小时，剩余时间大修，平均维修时间，每小时生产能力：120000/6000=20t/h=20000kg/h1.1.3两苯塔进出料根据工艺流程，进入两苯塔的料液量即为20000kg/h两苯塔塔顶(BTXS)，其流量为：kg/h两苯塔顶出料为重苯：kg/h1.1.4预精馏塔进出料来自二苯塔的BTXS加氢脱氢后直接进入初级精馏塔，进入初级精馏塔的流量为W1=22700㎏/h。预精馏塔顶出料为BT其流量为：kg/h预精馏塔低出料为XS，其流量为：kg/h1.1.5纯苯塔进出料苯的摩尔质量：kg/kmol甲苯的摩尔质量：kg/kmol纯苯塔的原料处理量：kg/h原料中苯的质量分数：纯苯塔的作用是将产物与苯分离:得到产物纯度99.9%，而塔底甲苯纯度达到99.8%根据这一目标，冷却塔寻找最佳运行条件来满足分离要求。1.2设备计算与选型精馏段主要由四个塔组成，即预精馏塔、萃取精馏塔、纯苯塔和二甲苯塔，这里只计算纯苯。1.2.1精馏塔的物料衡算苯的摩尔质量：kg/kmol甲苯的摩尔质量：kg/kmol原料中苯的质量分数：塔顶产品摩尔质量：塔顶产品甲苯的摩尔分数：总物料衡算：(1.1)苯的物料衡算：(1.2)D=14140kg/hW=2860kg/hF=17000kg/h原料液相的平均摩尔质量：kg/kmol塔顶产品平均摩尔质量：kg/kmol塔釜产品的平均摩尔质量：kg/kmol1.2.2塔板的计算⑴求最小理论塔板数根据芬斯克式：⑵求实际理论板数N根据吉利兰图计算：所以：⑶进料板位置已知：所以：则：即第11层理论板数为进料板。⑷计算板效率塔顶平均温度：100℃时Pa.sPa.s所以Pa·s⑸实际板数板效率：=0.55%所以实际板数为：。实际精馏塔数：。实际提馏段板数：。1.2.3精馏塔塔顶、塔底和进料板温度计算由于纯苯塔在常压下操作时，两种组分的物理和性质，特别是两种组分的化学结构，都比较类似，因此将混合物是一种安全，理想的系统。每层塔板得压降：0.846kPa塔顶操作压力：106.3+5=113.3kPa绝对压强：P=680mHg塔釜操作压力：108.3+44×0.746=141.12kPa绝对压强：P=996.8mmHg进料板绝对压强：mmHg常压下两组分沸点：苯：Ta=80.10℃甲苯：Tb=110.63℃⑴塔顶温度的求取：已知：塔顶苯摩尔分数为0.999，甲苯摩尔分数为0.012。塔顶使用普通冷凝器。根据：方程(1.3)表4-1是苯和甲苯物理性质的基本数据。表4-1基础数据组分ABC苯16.80063777.62-62.46甲苯18.01834066.62-63.87①试差法求塔顶温度：mmHgmmHg与塔顶气相平衡的液相组成所设温度为偏低。②设计塔温度为：82℃查得mmHgmmHg所以设计温度偏高。③设计顶温度为：83.4℃查得mmHgmmHg与塔气相平衡的液相组成：所以塔顶温度T=356.55k塔顶的相对挥发度⑵塔釜温度求取已知：塔釜苯的摩尔数为0.012，甲苯的摩尔分数为0.998。根据：方程(1.4)①设塔顶温度为：120℃差得mmHgmmHg与液相平均的气相组成：所设温度偏低。②设塔釜温度为：110.65℃查得mmHgmmHg与液相平均的气相组成：。因此，塔釜温度TW=383.8k。塔釜的相对挥发度：⑶进料板温度求取①设进料板温度90℃差得mmHgmmHg泡点进料，与液相平均的气相组成所设温度偏低②设进料板温度88.5℃查得mmHgmmHg泡点进料，与液相平衡的气相组成所设温度偏高。③设进料板温度为：88.66℃查得mmHgmmHg泡点进料，与液相平衡的气相组成因此，设进料板温度TF=361.81K进料的相对挥发度则全塔得平均相对挥发度1.2.4精馏塔塔顶、塔底和进料板密度流量的计算⑴气相密度计算，根据理想气相方程计算得(1.5)塔顶：kg/m³塔釜：kg/m³⑵液相平均密度计算(1.6)⑶塔顶液相平均密度计算由tD=82.4℃查手册得kg/m³kg/㎡塔顶液相平均密度：kg/m³平均流量：m³/h塔顶液相的平均摩尔质量kg/kmol⑷塔釜液相密度的计算由tw=116.75℃查手册得kg/m³kg/m³塔釜液液相平均密度kg/m³平均流量m³/h塔釜液相的平均摩尔质量：kg/kmol⑸进料板液相密度计算由tD=81.4℃查手册得，kg/m³；kg/m³进料板的液相平均密度：kg/m³m³/h1.2.5最小回流比、回流比及操作线的计算以平均相对挥发度：⑴最小回流比由于泡点进料：回流比⑵操作线方程精馏段操作方程已知：xF=0.852，带入方程平均摩尔质量计算：kg/kmolkg/kmolkg/kmolkg/kmol⑶提馏段操作方程(1.7)带入数据可得：带入公式得：平均摩尔质量计算：⑷精馏段的基础数据平均温度平均压力平均摩尔质量气相平均密度：液相平均密度：气相体积流量：液相体积流量：⑸提馏段的基础数据平均温度：℃平均摩尔质量：气相平均密度：液相平均密度：气相体积量：液相体积流量：1.3表面张力的计算液相平均表面张力依下式计算：(1.8)1.3.1精馏段塔顶液相平均表面张力计算由tD=83.4℃查手册得：mN/m；mN/mmN/m由tD=88.76℃查手册得：mN/m；mN/mmN/m精馏段液相表面张力：mN/m1.3.2提馏段塔釜液相平均表面张力的计算由查手册得mN/mmN/mmN/m提馏段液相平均表面张力：mN/m1.4塔径的计算本设计采用F1重浮阀塔1.1.1精馏塔标准结构板间距溢流塔高，求操作负荷系数C。塔板间有效高度：查斯密度塔图得负荷系数：有查得时，苯的表面张力为：。甲苯的表面张力：。精馏段甲苯溶液的平均组成为：苯：wt甲苯：wt所以表面张力：1.1.2最大流速m/s空塔气速m/s1.1.3塔径1.5塔板尺寸的设计计算1.5.1溢流堰设计堰长取：(1.9)查液流收缩系数图，得E=1，则⑴精馏段：取板上清液层高度⑵提馏段：取板上清液层高度1.5.2弓形降液管的宽度和面积已知：弓形降液管的参数：㎡m降液管容积与液体流量之比为液体在将液管中的停留时间t一般大8S，即：精馏段：提馏段：停留时间>6s，故降液管可以使用。1.5.3降液管的底隙高度由mm取mm=0.006m精馏段：m提馏段：m因为h0不小于30㎜，故h0满足要求。选用凹型受液盘，深度。1.6塔板布置及浮阀数目的排列1.6.1塔板的布置由于D≥800,所有塔板运用了分块板模式的塔板，查阅表可以的出塔板分为6个部分。这一规划的塔顶D=2.2m运用分块模式的塔板，来使经过人孔装诉塔板更方面。表4-1塔径与分块数关系塔径800-12001400-16001800-20002000-2400分块数3456⑴精馏段：(1.10)(1.11)边缘高度及泡沫高度得mm⑵提馏段(1.12)每层浮阀数1.6.2浮阀数目与排列的计算则孔速m/s每层塔板上浮阀数目为：m/s提馏段：取阀孔能因子FD=10则孔速，m/s每层塔板上浮阀数目为：取边缘区宽度WCW=0.06m泡沫区宽度为WS=0.175m计算塔板上的鼓泡区面积：mm㎡浮阀数排列以等边三角形排列，取同一个摸排孔心距为t=75mm则排间距为为：精馏段：m=66mm提馏段：m=65mm图1.1阀孔排列图排的阀数为200个，按ØN=200个重新换算F，计算结果如下：⑴精馏段：m/sm/s⑵提馏段m/s⑶阀孔动能因素变化不大，仍在9-12之间。一般10%-14%，符合要求。1.7塔板流体力学计算1.7.1气相通过浮阀塔板的压降⑴精馏段m/s因，故m，m液体表面张力引起的阻力：所以液柱，其等同于衬里的压力下降的高度：m液柱⑵提馏段干板阻力m/s，m取，m⑶板上充气液层阻力取，mmPa1.7.2降液管高度验算为防止溢流现象的发生，需要严格控制降液管内液层的高度。⑴精馏段(1.13)单层气体通塔板压降所相当的液柱高度：m液体通过塔板压降相当的液柱高度：mm则m取，