化工原理课程设计

空塔起气速u/(m/s) 堰长lw/m 堰高hw/m 板上液层高度hL/m 降液管底隙高度h0/m 阀孔气速u0/(m/s) 阀孔动能因数F0 临界阀孔气速u0c/(m/s) 浮阀数N/个 空心距t/mm 排间距t'/mm 单板压降?pP/Pa 液体在降液管内停留时间??s 降液管内清夜层高度Hd/m 泛点率/％ 气相负荷上限 气相负荷下限 操作弹性 1.00835 0.98 0.03321 0.05 0.01996 5.8986 9.8761 5.9707 207 75 65 439.6563 13.6277 0.1151 54.32 2.27 0.7385 3.07 2.9 工艺流程图

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第三章 附属设备计算

3.1 换热器热量计算

已知：气化潜热 rA?394kj/kg rB?363kj/kg

比热容 81oC CPA?1.95kJ/(kg?K) CPB?1.95kJ/(kg?K) 98oC CPA?2.05kJ/(kg?K) CPB?2.05kJ/(kg?K)

F?141.68 kmol/h L?129.4393 kmol/h V?173.1493kmol/h

x1?0.843 2 y16?0.037 1 xF = 0.32 T0=29oC

TD=81oC TF=98oC TW=109oC

3.1.1 塔顶冷却所需热量 在未冷凝前，塔底的物料基本上为气体，再被冷凝回流后基本上都是液体，并且温度并未发生明显变化，只是物料状态的改变， 则： Q?Wr

Q?QA?QB?WArA?WBrB

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QA?LMAx1rA?129.4393?78?0.8432?394?3354189kj/h QB?LMB(1?x1)rB?129.4393?92?0.1568?363?677807kj/h QD?QA?QB?4031996kj/h?1120kj/s 3.1.2 原料液加热到泡点所需热量

泡点下的饱和液体进料 q?1 其中苯的质量分数 aA?xF?MA0.32?78 ??0.258xF?MA??1?xF?MB0.32?78?0.68?92同理可得 甲苯的质量分数

aB?0.715

所需热量为 QF?QmA?QmB??FACmA?FBCmB???TF?T0? 带入数值得 QF?1668420kj/h?463.45kj/s 3.1.3 塔釜加热所需热量

塔釜加热 QW?Qm?Qr

（1）Qm包括将原料液F从TF=98oC加热到 TW=109oC，回流液L从

TD=81oC 加热到TW=109oC，即：

Qm?QFm?QLm QFm??FaACPA?F?1?aA????TW?TF?QLm??LMAx1?LMB?1?x1?CPB???TW?TD?带入数值得

QFm?279620kj/h?77.67kj/s

QLm?595835kj/h?165.51kj/s 则 Qm?243kj/s

（2）Qr为将V'近乎为从纯液体纯气体状态，即： Qr?QrA?QrB?V'MAy16?rA?V'MB?1?y16?rB 带入数值得 Qr?9026671kj/h?2507kj/s

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综上可得QW?Qm?Qr?243?2507?2750kj/s

3.2 塔顶冷凝器

塔顶采用循环冷却水冷凝，冷却水入口温度为室温（取

t1?t0?29o

C)，出

口温度设为t2=39oC。由于循环冷却水容易结垢，若其流速太低将会把加快结垢的速度，使换热器流量下降，所以循环冷却水走管程，饱和气体走壳程。

3.2.1 物性参数

冷却水进出口平均温度t?t1?t2?34oC 2W?/(m×oC) 查得循环水在34oC下的物性数据：??994.3kg/m3 ??????CP?4.174kJ/(kg.oC) ??0.724?10?3Pa.s

3.2.2 传热面积

由于采用泡点回流，所以近似于换热器中只有相变化，其换热器负荷的计算为：Q?QD?qcCPc?t2?t1??1120KW

平均传热温差：?t?39?29?33.75oC 39ln29冷却水用量

QQ1120?103 qm????26.83kg/s?95598kg/h 3CP?tCP?t2?t1?4.174?10?10 qV?qm??26.83?0.02698m3/s?97m3/h 994.3 由于高温流体是气体，所以可选取较小的K值，假设k=200W/(m2?oC),则估

Q1120?103算的传热面积为 S估???165.93m2

K?t200?33.753.2.3 工艺尺寸结构

(1)：管径和管内流速： 选用?25mm?2.5mm较高级冷拨传热管（碳钢），取管内流速为u?1.5m/s

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