年产30000吨氯乙烯车间精馏工段设计(8)

黄山学院本科毕业论文

(1) 精馏段：

V , y 1 2 y2 yn x1 x2 L,xD D,xD F, xF

图4-1 精馏段物流图

平均温度：

1?28?24.7??26.35℃ 2查表?7?所需数据如下，见表4-2

表4-2 物性数据表

组分

密度（g/cm3）

氯乙烯 0.9007

乙炔 0.3711

1，2-二氯乙烷 1.2435

表4-3 塔顶、进料组分表

组分 XD XF Xi

氯乙烯 0.0004 0.9369 0.4686

乙炔 0.9996 0.04996 0.5248

1，2-二氯乙烷 0 0.01314 0.00657

液相密度：

?L???iXi?(0.4684?0.9007?0.5248?0.3711?0.00657?1.2435)?1000?625.03kg/m3i?1N平均分子量：

M??MiXi?0.4686?62.49?0.5248?26.04?0.0657?98.95?43.6kg/kmol

i?1N平均操作压力: P?0.6Mpa?600pa

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气相密度：?v?气相流率：

PM600?43.6??10.51kg/m3 RT8.314?299.5V1?(R?1)qn,DM3600?V?(2.7?1)?3.2092?43.6?0.014m3/s

3600?10.51液相流率：

L1?Rqn,DM3600?L?2.7?3.2092?43.6?1.68?10?4m3/s

3600?625.03（2）提留段 平均温度：..℃

F , xF L’ m 1 m+ V’ ’m+1 y x’N n x气 蒸W ,xW 图4-2 提馏段物料图 表4-4 物性数据表

组分 密度（g/cm3）

氯乙烯 0.8908

乙炔 0.3298

1，2-二氯乙烷

1.2354

表4-5 塔釜、进料组分表

组分 Xw XF

氯乙烯 0.9858 0.9369

乙炔 0.0004 0.04996

1，2-二氯乙烷 0.0138 0.1314

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Xi 0.9613 0.02518 0.01349

液相密度：

?L???iXi?(0.9613?0.8908?0.02518?0.3298?0.01349?1.2354)?1000?881.32kg/m3i?1N 平均分子量：

M??MiXi?0.9613?62.49?0.02518?26.04?0.01349?98.95?62.06kg/kmoli?1N 平均操作压力: P?0.4Mpa?400pa

气相密度：?v?PM400?62.06??9.79kg/m3 RT8.314?305V?Rqn,D?qn,F?2.7?3.2092?64.6990?73.3638Kmol/h L?(R?1)qn,D?(2.7?1)?3.2092?11.874Kmol/h 气相流率：V2?液相流率：L2?VM76.3638?62.06??0.129m3/s

3600?V3600?9.79LM11.874?62.06??2.32?10?4m3/s3600?L3600?881.32

4.2.4 塔径的计算及板间距离的确定

由于筛板塔[14]塔板效率高，生产能力大，且结构简单，塔的造价低，所以

本次设计采用的是筛板塔，设全塔选用标准结构，板间距HT=0.45m，设计溢流堰高hc=0.025m

（一）精馏段

Ln?L121.68?10?4625.0312(1) 精馏段功能参数：()??()?0.0946

Vn?V0.01410.51塔板间的有效高度H0=HT-hC=0.425m 由史密斯图?11?查得：C20?0.045，

(2) 塔顶温度28℃下?乙炔?1.663mN/m，?氯乙烯?15.08mN/m， 所以?1?15.084?0.0004?1.663?0.9996?1.668mN/m 进料层温度24.7℃下

?乙炔?1.663mN/m，?氯乙烯?15.58mN/m，?1,2?二氯乙烷?31.82mN/m 所以?2?15.5856?0.9369?1.663?0.04996?31.8185?0.01314?15.10mN/m

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所以精馏段液相平均表面张力??1.668?15.10?8.38mN/m

20.2????8.38?(3) 计算出操作物系的负荷因子C=C20?L?=0.045????20??20?0.2?5.81?10?3

所以最大空塔气速 Umax?C?L??V625.03?10.51?5.81?10?3??0.044m/s ?V10.51设计气速：取安全系数为0.8，则U=0.8?Umax?0.8?0.044?0.035m/s (4)塔径D=Vn0.014??0.7m

0.785U0.785?0.035（二）提馏段

Lm?L122.32?10?4881.3212(1)提馏段功能参数为：()??()?0.02

Vm?V0.1299.79塔板间有效高度：H0=0.425m 由史密斯图得负荷系数：C20=0.090 (2)塔底温度39℃下

?乙炔?0.4577mN/m，?氯乙烯?13.30mN/m，?1,2?二氯乙烷?29.61mN/m 所以?3?0.9858?13.3?0.0004?0.4577?0.138?29.61?13.52mN/m 所以提馏段液相平均表面张力??13.52?15.10?14.31mN/m

20.2???(3)计算出操作物系的负荷因子C?C20?L??20??14.31??0.090???20??0.2?0.017

所以最大空塔气速：Umax?C?l??v881.32?9.79?0.017??0.16m/s ?v9.79设计气速：取安全系数为0.8，则U=0.8?Umax?0.8?0.16=0.128m/s (4) 塔径D?Vm0.129??1.13m

0.785U0.785?0.128对全塔，取圆整D=1200mm 塔截面积

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AT??4D2?0.785?1.2002?1.13m2

4.2.5 塔高的计算 塔高由下式计算：

H?(N?NF?NP?1)HT?NFHF?NPHP?HD?HB 式中，H——塔高（不包括封头、群座），m；

N——实际塔板数； NFNPHTHFHPHDHB——进料板数目； ——人孔数； ——塔板间距，m； ——进料板处间距，m； ——人孔处板间距，m；

——塔顶空间（不包括头盖部分），m； ——塔底空间（不包括底盖部分），m。

取塔顶空间HD?1.5m，塔底空间HB?1.5m，人孔处和进料板处板间距均为800mm，整个塔安装2个人孔。

则，塔的高度：

H?(N?NF?NP?1)HT?NFHF?NPHP?HD?HB?(24?1?2?1)?0.45?0.80?2?0.80?1.50?1.50 ?14.4m其中：

精馏段有效高度：Z1?(N1-1)HT??16?1??0.45?6.75m 提馏段有效高度：Z2??N2-1?HT??8?1??0.45?3.15m 4.2.6 溢流堰长计算

上面计算得出的塔径为1200mm，溢流方式采用单溢流。

堰长lw一般根据经验确定[15]，对于此次塔设备的弓形降液管，堰长：

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