化工原理设计方案——换热器.docVIP

安徽理工大学 化工原理课程设计说明书 设计项目：苯－甲苯精馏塔工艺设计与原料液预热器选型设计 学院名称： 化学工程学院 专业班级： 化工07-5班 学 号： 学生姓名： 设计组序： 7 指导教师： 张 洪 流 二○一○年一月十一日 化工原理课程设计任务书 同学： 威名化工厂拟采用一板式塔分离苯－甲苯混合液。已知：原料质量流量为 11500 kg/h，料液组成为 40 ％（质量百分比，下同），初始温度为30℃，用流量为 11000 kg/h、温度为 170 ℃的中压热水加热至沸点进料；要求塔顶产品中苯的含量不小于 95 ％、釜液中苯的含量不高于 4 ％。 试根据工艺要求进行： （1）非标准浮阀式精馏塔的工艺设计； （2）标准列管式原料预热器的选型设计。 设计附图清单： （1）苯-甲苯系统的t-x-y关系曲线图（并标注有原料液的沸点、塔顶操作温度、塔釜操作温度查取标记）； （2）最小回流比确定及理论塔板数计算图（在同一个x-y坐标系中表示）； （3）精、提馏段的负荷性能图并标注精、提馏段的稳定操作区域及操作弹性计算点（在同一页面上显示两图）； （4）绘制浮阀塔的总装配图（包括设备主图、塔板分块结构总装图—精、提馏段分别在对应主图的位置绘出，进出口接管图等。） 设计时间：2009.12.28~2010.1.10（校历18～19周） 指导教师： 系主任： 二○○九年十二月二十八日 安徽理工大学课程设计（论文）成绩评定表 学生姓名： 学号： 专业班级： 课程设计题目：苯－甲苯精馏塔工艺设计与原料液预热器选型设计 指导教师评语： 成绩： 指导教师： 二○一○年 月 日 目录 设计任务书………………………………………………………………1 课程设计成绩评定表……………………………………………………2 一、前言…………………………………………………………………4 二、苯－甲苯精馏塔工艺设计…………………………………………6 精馏方案的确定…………………………………………………6 产品流量计算……………………………………………………6 操作回流比确定…………………………………………………7 理论塔板数计算…………………………………………………7 实际塔板数计算…………………………………………………7 塔内气、液相流量计算…………………………………………8 设计截面的选择…………………………………………………8 流体物性参数计算………………………………………………8 设计截面结构参数计算…………………………………………9 （十）负荷性能图校核与结构参数推广………………………………11 （十一）塔设备附件设计及选用………………………………………13 （十二）浮阀塔结构参数一览表………………………………………14 三、列管式料液预热器的选型设计……………………………………14 初选换热器………………………………………………………14 换热器性能校核…………………………………………………16 四、参考文献……………………………………………………………18 五、结束语………………………………………………………………19 前言 本设计是为威名化工厂拟新建的苯-甲笨混合液分离系统进行的专项设计。 主体拟采用浮阀式精馏塔。浮阀式精馏塔是近40年发展起来的，它兼备了泡罩塔和筛板塔的优点，具有结构简单，制造方便，造价低，生产能力大的优点。由于阀片的采用，可以随气量的变化自由升降，漏液几率低；上升气流水平进入液层，气液两相接触时间长，具有较高的塔板效率。故浮阀塔具有操作弹性大，稳定性高，分离性能好等优点。由于浮阀塔优点显着，迄今为止仍是化工蒸馏过程中使用最广泛的一种塔型。故本设计中主体分离设备拟采用该结构。 原料预热器拟采用标准U形管式换热器。众所周知，换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多任务业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。换热器的种类根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分为混合式、间壁式、蓄热式和中间载热体式四大类。为便于废热利用，同时考虑到使用的普遍性，故本设计中采用间壁式换热器。而间壁式换热器又以列管式换热器应用最广，具有单位体积设备的传热面积大，间壁两侧流体可通过流体输送机械控制在强制湍流状态，故传热