本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是年產(chǎn)12萬噸苯乙烯減壓精餾系統(tǒng)模擬計(jì)算及工藝設(shè)計(jì)，采用連續(xù)精餾的方式，使用四個(gè)精餾塔，將脫氫混合液精餾成純度大于99.7%產(chǎn)品苯乙烯以及乙苯、苯、甲苯和焦油等重組分。運(yùn)用PRO/II對(duì)苯乙烯減壓精餾全工段進(jìn)行了模擬計(jì)算，完畢了物料衡算。運(yùn)用模擬結(jié)果，對(duì)苯乙烯分離塔（T0403）進(jìn)行了熱量衡算和嚴(yán)格的設(shè)備計(jì)算，擬定了塔高、塔徑，填料性能和尺寸等。對(duì)塔頂冷凝器，進(jìn)料泵，回流罐，塔接管等進(jìn)行了計(jì)算選型和設(shè)計(jì)。繪制了帶控制點(diǎn)的工藝流程圖，物料平衡圖，設(shè)備布置圖及管道布置圖。關(guān)鍵詞：苯乙烯；減壓；精餾；設(shè)計(jì)Thecontentisthesimulatecomputationandprocessdesignof120230t/aofstyrenevacuumdistillationsystem.Thedehydrogenatedmixtureisseparetedintostyrene,ethylbenzene,benzene,tolueneandotherheavyconstituentslikefluxoilwithcontinuousrectificationoffourdistillationcolumns.Thepurityofthestyreneismorethan99.7%.ThesimulatecomputationofthewholeprocessaboutthestyrenevacuumdistillationsystemhasbeencompletedwithPRO/II.Thematerialbalancehasalsobeenfinished.Accordingtotheresulsts,heatbalanceandtheequipmentsofthestyreneseparationtower(T0403)arestrictlycalculated.Theequipmentscomputationconsistsofthedeterminationoftowerheight,towerDrive,packingperformanceandsize.Theoverheadcondenser,feedpump,refluxaccumulatorandtowerpipesarestrictlycalculated,selectedanddesighed.Theengineeringflowsheetwithcontrolpoints,materialbalancediagram,equipmentlayoutandpipingdiagramhavealreadyfinished.KeyWords：Styrene;Vacuum;Distillation;Design目錄物料衡算是化工設(shè)計(jì)計(jì)算中最基本、最重要的內(nèi)容之一。在解決設(shè)計(jì)設(shè)備尺寸前要定出所解決的物料量。整個(gè)過程或其某一環(huán)節(jié)中原料、產(chǎn)物、副產(chǎn)物之間的關(guān)系可通過物料衡算擬定。隨著世界工業(yè)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)過程變得越來越復(fù)雜，對(duì)于衡量生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)性，合理性等問題，便成為組織生產(chǎn)中的重要問題，化工產(chǎn)品的生產(chǎn)也是如此，生產(chǎn)過程的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，例如產(chǎn)品產(chǎn)量，原料消耗量，公用工程的水、電、氣的消耗量，聯(lián)產(chǎn)品和副產(chǎn)品的數(shù)量等都是十分重要的工藝指標(biāo)，為了衡量其先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、合理性，就要進(jìn)行化工生產(chǎn)中的局部或所有的物料衡算和熱量衡算。物料衡算是三算中最基本的，因此進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，一方面要進(jìn)行物料衡算，物料衡算的理論依據(jù)是質(zhì)量守恒。化工生產(chǎn)基本采用連續(xù)化生產(chǎn)，其特點(diǎn)是不間段、穩(wěn)定的向反映系統(tǒng)或設(shè)備投入物料，同時(shí)產(chǎn)出相應(yīng)的物料，設(shè)備中某一區(qū)域的反映參數(shù)（如溫度、壓力、濃度、流量）不隨時(shí)間而改變，局部反映條件可以不一致，但總條件不隨時(shí)間變化。物料衡算是在工藝路線擬定之后，開始工藝流程的設(shè)計(jì)并繪制出工藝流程草圖后進(jìn)行的。物料衡算采用的是定量的方法，計(jì)算出流程中計(jì)入與離開每一過程或設(shè)備的各物流的數(shù)量，組成及各組分的含量。為進(jìn)行能量衡算，設(shè)備選型或工藝設(shè)計(jì)，擬定原料消耗定額等提供依據(jù)。根據(jù)質(zhì)量守恒定律可得，進(jìn)入任何過程的物料質(zhì)量應(yīng)等于從該過程離開的物料質(zhì)量與積存于該過程中的物料質(zhì)量之和。得到物料衡算式：進(jìn)入系統(tǒng)的物料量=流出系統(tǒng)的物料量+系統(tǒng)內(nèi)累計(jì)的物料量對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)過程，∑累計(jì)=0，此時(shí)∑進(jìn)=∑出。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，對(duì)一個(gè)體系內(nèi)質(zhì)量流動(dòng)及變化的情況用數(shù)學(xué)式描述物料平衡關(guān)系則為物料平衡方程[12]。物料平衡方程基本表達(dá)式為：∑F0=∑D+A+∑B式中：F0—輸入體系的物料質(zhì)量；D—離開體系的物料質(zhì)量；A—體系內(nèi)積累的物料質(zhì)量；B—過程損失的物料質(zhì)量。Simsci公司的PRO/II流程模擬軟件用于化工過程嚴(yán)格的質(zhì)量和能量平衡模擬計(jì)算，可以提供在線模擬，其計(jì)算模型已成為國際標(biāo)準(zhǔn)。PRO/II有標(biāo)準(zhǔn)的ODBC通道，可同換熱器計(jì)算軟件或其他大型計(jì)算軟件相連，此外還可與WORD、EXCEL、數(shù)據(jù)庫相連，計(jì)算結(jié)果可在多種方式下輸出。該軟件在20實(shí)世紀(jì)80年代進(jìn)入中國后，在一些大的石化和化工設(shè)計(jì)院廣泛地應(yīng)用，使用該軟件可以減少用戶成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量和效益、增強(qiáng)管理策略。PRO/II合用于：油/氣加工、煉油、化工、化學(xué)、工程和建筑、聚合物、精細(xì)化工/制藥等行業(yè)，重要用來模擬設(shè)計(jì)新工藝、評(píng)估改變的裝置配置、改善現(xiàn)有裝置、依據(jù)環(huán)境規(guī)則進(jìn)行評(píng)估和證明、消除裝置工藝瓶頸、優(yōu)化和改善裝置產(chǎn)量和效益等[13]。本次設(shè)計(jì)采用PRO/II軟件對(duì)整個(gè)流程進(jìn)行模擬計(jì)算，方便、快捷、準(zhǔn)確。（1）原料組成原料組成（質(zhì)量%）見表1-1。表1-1原料組成表Component組分Wt%Benzene苯1.5Toluene甲苯1Ethylbenzene乙苯24Styrene苯乙烯70α-methylstyreneα-甲基苯乙烯3.3FluxOil0.2Total100（2）回收產(chǎn)品純度苯乙烯≥99.7%，α-甲基苯乙烯≤0.05%，苯乙烯收率≥98.5%。（3）乙苯/苯乙烯塔頂壓力乙苯/苯乙烯塔頂壓力0.03MPaA。（4）年工作時(shí)間年工作時(shí)間8000小時(shí)。物料衡算式為：由PRO/Ⅱ?qū)υ摬僮髁鞒痰哪M可知，對(duì)于T0401：F=240.3436kmol/h，D=71.2830kmol/h，W=169.0606kmol/h,由于精餾過程的計(jì)算均以摩爾分?jǐn)?shù)為準(zhǔn)，故給出摩爾組成：,，。同樣，對(duì)于T0403：F=169.0606kmol/h，D=162.0255kmol/h，W=7.0351kmol/h,,，。T0401的物料衡算結(jié)果見表1-2~1-4。表1-2T0401進(jìn)料組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率%摩爾流量kmol/h苯1.00251.71.343.2222甲苯1.50377.551.704.0975乙苯27.006795.926.6364.0112苯乙烯67.0016863.967.37161.9170α-甲基苯乙烯3.00755.12.666.3895焦油0.50125.850.293790.7061表1-3T0401塔頂組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率%摩爾流量kmol/h苯3.39251.74.523.2222甲苯5.09377.555.754.0975乙苯91.476787.02589.6863.9276苯乙烯0.053.710.0499710.0356表1-4T0401塔底組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率%摩爾流量kmol/h乙苯0.058.8750.0494460.0836苯乙烯94.9916860.1995.75161.8814α-甲基苯乙烯4.25755.13.786.3895焦油0.70901125.850.417660.7061由以上物料衡算數(shù)據(jù)可知，乙苯/苯乙烯分離塔（T0401）乙苯收率為99.87%，苯乙烯收率為99.98%。其他塔的物料衡算數(shù)據(jù)如表1-5~表1-13所示。表1-5T0402進(jìn)料組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率%摩爾流量kmol/h苯3.39251.74.523.2222甲苯5.09377.555.754.0975乙苯91.476787.02589.6863.9276苯乙烯0.053.710.0499710.0356表1-6T0402塔頂組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率%摩爾流量kmol/h苯40.56251.699944.63.2222甲苯59.30368.030855.293.9942乙苯0.140.86880.113270.0081837表1-7T0402塔底組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率%摩爾流量kmol/h甲苯0.149.51920.161280.1033乙苯99.816786.156099.7863.9194苯乙烯0.0545643.710.0556070.0356表1-8T0403進(jìn)料組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率%摩爾流量kmol/h乙苯0.058.8750.0494460.0836苯乙烯94.9916860.1995.75161.8814α-甲基苯乙烯4.25755.13.786.3895焦油0.70901125.850.417660.7061表1-9T0403塔頂組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率%摩爾流量kmol/h乙苯0.0525898.8750.0515930.0836苯乙烯99.916859.796899.91161.8776α-甲基苯乙烯0.0457.59430.0396610.0643表1-10T0403塔底組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率%摩爾流量kmol/h苯乙烯0.0450010.39320.0536630.037752α-甲基苯乙烯85.55747.505789.916.3252焦油14.40125.850010.040.7061表1-11T0404進(jìn)料組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率%摩爾流量kmol/h苯40.56251.699944.63.2222甲苯59.30368.030855.293.9942乙苯0.140.86880.113270.0081837表1-12T0404塔頂組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率%摩爾流量kmol/h苯99.95251.514299.963.2199甲苯0.050.12580.0423920.0013655表1-13T0404塔底組成表組分質(zhì)量分率wt%質(zhì)量流量kg/h摩爾分率%摩爾流量kmol/h苯0.050.18450.0589920.0023617甲苯99.71367.905099.743.9929乙苯0.0235480.86880.204420.0081837由以上數(shù)據(jù)可知：苯乙烯純度：99.9%，乙苯純度：99.81%，苯乙烯收率為99.98%，α-甲基苯乙烯質(zhì)量分率為0.045%≤0.05%。各項(xiàng)條件均滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。能量的消耗是化工生產(chǎn)中一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，它是衡量工藝過程，設(shè)備設(shè)計(jì)，操作制度是否合理先進(jìn)的重要指標(biāo)之一。而能量衡算可為提高能量的運(yùn)用率，減少能耗提供重要的依據(jù)。能量衡算的前提是物料衡算，在擬定了工藝流程圖后，就可全面展開能量衡算和設(shè)備計(jì)算。熱量衡算是能量衡算的一種，在能量衡算中占有重要地位。進(jìn)行熱量衡算有兩種情況：一種是對(duì)單元設(shè)備做熱量衡算，當(dāng)各個(gè)單元設(shè)備之間沒有熱量互換時(shí)，只需對(duì)個(gè)別設(shè)備做計(jì)算；另一種是整個(gè)過程的熱量衡算，當(dāng)各個(gè)工序或單元操作之間有熱量互換時(shí)，必須做全過程的熱量衡算[14]。通過進(jìn)行熱量衡算，可以得到耗能指標(biāo)，比較設(shè)計(jì)方案，對(duì)比先進(jìn)水平，尋找存在的問題；為設(shè)備選型，擬定尺寸的提供了重要依據(jù)；更有助于組織管理，技術(shù)革新，減少能耗?！芉=∑Hout+∑Hin式中：∑Q為過程熱量之和，涉及熱損失∑Hout為離開設(shè)備的各物料的焓的總和∑Hin為進(jìn)入設(shè)備的各種物料的焓的總和本次設(shè)計(jì)，重要對(duì)T0403進(jìn)行熱量衡算，如圖2-1所示，得到熱量衡算式：圖2-1熱量衡算圖式中：：0℃時(shí)塔頂氣體上升的焓。：回流液的焓。：塔頂流出液的焓。：冷凝器消耗的焓。：進(jìn)料口的焓。：塔底殘液的焓。：再沸器提供的焓。Q'：再沸器損失能量。以T0403為例，進(jìn)行熱量衡算。查得T0403進(jìn)料、塔頂及塔底的溫度、壓力如表2-1所示：表2-1T0403進(jìn)料、塔頂及塔底溫度、壓力匯總表溫度K壓力KPa備注進(jìn)料149.2114.6飽和液體塔頂70.3610.0泡點(diǎn)回流塔底124.931.0飽和液體由表2-1算得精餾塔的精餾段和提餾段的平均溫度和平均壓力：精餾段：KKpa提餾段：KKpa從PRO/Ⅱ模擬的輸出結(jié)果可得：塔頂平均熱容：進(jìn)料平均熱容：塔底平均熱容：查熱力學(xué)計(jì)算包（詳見附錄B）得，塔頂溫度下，各組分的氣化潛熱：，。從PROⅡ模擬的輸出結(jié)果可得：塔頂平均分子量。物料的焓值常從0℃算起。（1）0℃時(shí)塔頂氣體上升的焓：塔頂以0℃為基準(zhǔn)：由PROⅡ模擬的輸出結(jié)果：進(jìn)入冷凝器的蒸汽量（2）回流液的焓：認(rèn)為泡點(diǎn)回流進(jìn)行計(jì)算，回流溫度由PROⅡ模擬的輸出結(jié)果：（3）塔頂流出液的焓因流出口與回流口組成可認(rèn)為同樣，則平均摩爾熱容相等，所以有：（4）冷凝器消耗的焓進(jìn)料口的焓：（6）塔底殘液的焓：（7）再沸器提供的焓：塔釜熱損失為10%，則。設(shè)再沸器損失能量，由于，所以加熱器實(shí)際熱負(fù)荷：T0403的熱量衡算結(jié)果如表2-2所示。表2-2熱量衡算結(jié)果匯總項(xiàng)目進(jìn)料冷凝器塔頂餾出液塔釜?dú)堃涸俜衅髌骄葻崛?[kJ/(kmol·K)]——熱量Q/(kJ/h)精餾段：KKpa提餾段：KKpa由PRO/Ⅱ模擬得到：精餾段平均摩爾質(zhì)量:提餾段平均摩爾質(zhì)量:由PRO/Ⅱ模擬所得精餾段:提餾段：精餾段的液相平均表面張力：提餾段的液相平均表面張力：精餾段液相平均黏度：mPas提餾段液相平均黏度：mPas精餾段：提餾段：也許用到的T0403精餾段、提餾段相關(guān)數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?-1所示。

表3-1T0403精餾段、提餾段相關(guān)數(shù)據(jù)匯總表精餾段提餾段溫度K358.1385.3壓力KPa15.2728.22氣相平均分子質(zhì)量kg/kmol104.324111.322液相平均分子質(zhì)量kg/kmol104.5275111.592氣相平均密度kg/m30.533950.998505液相平均密度kg/m3852.258832.4525液相平均表面張力mN/m27.823523.602液相平均黏度mPas0.361110.31969氣相摩爾流率kmol/h447.85400.95液相摩爾流率kmol/h284.3405.2氣相體積流率m3/s28.41612.956液相體積流率m3/s0.0096750.01510氣相質(zhì)量流率kg/h46688.544317.5液相質(zhì)量流率kg/h2968845197塔填料是填料塔的核心內(nèi)件。其作用是為氣、液兩相提供充足而密切的接觸，以實(shí)現(xiàn)相際間的高效傳熱和傳質(zhì)。不同結(jié)構(gòu)形式和尺寸的填料具有不同的幾何特性，從而表現(xiàn)出不同的流體力學(xué)特性和傳質(zhì)特性。進(jìn)而，它決定著填料塔的通過力、分離效率和過程能耗等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。塔填料按其自身結(jié)構(gòu)和使用方式可提成散裝填料和規(guī)整填料兩大類。每一大類塔填料又細(xì)分為不同結(jié)構(gòu)特性的幾個(gè)系列。每一系列中，基于減小壓力降，增長比表面積，增大流體擾動(dòng)和改善表面潤濕性能的規(guī)定，又構(gòu)成了自身的發(fā)展序列。至今，塔填料已形成了多品種、多種規(guī)格的系列產(chǎn)品，共設(shè)計(jì)選用。金屬孔板波紋填料，例如麥勒帕克（Mellapak）是瑞士Sulzer公司產(chǎn)品，有12種規(guī)格，弗萊克西帕克（Flaxipak）的美國Koch公司買Sulzer公司Mellapak制造權(quán)的產(chǎn)品；吉姆帕克（Gempak）是美國Glitsh公司于1982年開發(fā)的產(chǎn)品共有5種規(guī)格。這些孔板波紋填料的主體結(jié)構(gòu)相同，均勻在薄金屬板上沖洗，后壓制成波紋制成波紋片。再將其平行疊合而組成圓體塔盤單體。其不同公司產(chǎn)品的微小差異在于波紋片上的細(xì)致結(jié)構(gòu)不盡相同。因此大體來說，各公司相近型號(hào)的金屬孔板波紋填料的性能基本同樣。孔板波紋填料不僅具有絲網(wǎng)波紋填料流通量大，阻力小，效率較高的優(yōu)點(diǎn)，并且造價(jià)低、制造方便、抗污染能力強(qiáng)?？装宀y填料的開發(fā)使用，標(biāo)志著規(guī)整填料向化工、石油化工和煉油工業(yè)的通用化方向，大型化發(fā)展的新階段。由于此物系分離的難易限度適中，氣液負(fù)荷適中，設(shè)計(jì)中選用250Y金屬孔板波紋填料。（1）精餾段液相質(zhì)量流量：氣相質(zhì)量流量：采用金屬孔板波紋250Y填料，查柴誠敬著《化工原理》下冊(cè)，附錄二、2，得相關(guān)數(shù)據(jù)如下：比表面積，空隙率；填料的泛點(diǎn)氣速可由貝恩（Bain）-霍根（Hougen）關(guān)聯(lián)式計(jì)算：解得：以上式中：—泛點(diǎn)氣速，m/s；g—重力加速度，9.81m/s2；at—填料總比表面積，m2/m3；ε—填料層空隙率，m3/m3；、—?dú)庀唷⒁合嗝芏?，kg/m3；—液體黏度，mPa·s；、—液相、氣相的質(zhì)量流量，kg/h；A、K—關(guān)聯(lián)常數(shù)。常數(shù)A、K與填料的形狀及材質(zhì)有關(guān)，上式中的A、K值見表3-2。表3-2A、K常數(shù)表規(guī)整填料類型AK金屬孔板波紋填料0.2911.75取塔徑（2）提餾段液相質(zhì)量流量：氣相質(zhì)量流量：填料的泛點(diǎn)氣速仍可由貝恩（Bain）-霍根（Hougen）關(guān)聯(lián)式計(jì)算：解得：取塔徑比較兩者結(jié)果，圓整塔徑，取D=3000mm。計(jì)算公式精餾段液體噴淋密度為精餾段空塔氣速為提餾段液體噴淋密度為提餾段空塔氣速為填料層高度的計(jì)算采用理論板當(dāng)量高度法。對(duì)金屬孔板波紋填料250Y查得，每米填料理論板數(shù)為2-3塊，取。則,本次取.由，精餾段填料層高度為提餾段填料層高度為其中：—理論板數(shù)—傳質(zhì)單元數(shù)，m設(shè)計(jì)取精餾段填料層高度為11m，提餾段填料層高度為12m。設(shè)計(jì)取分段高度為6m，故精餾段分2段，提餾段分2段。對(duì)250Y金屬孔板波紋填料，每米填料層壓降為精餾段填料層壓降為：提餾段填料層壓降為：填料層總壓降為：使用PRO/II中對(duì)手工計(jì)算的T0403塔徑進(jìn)行校核。如圖3-1所示：圖3-1PRO/II模擬塔徑過程圖雙擊“TrayHydraulics/Packing…”，輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，查看結(jié)果。模擬得T0403塔徑為3000mm，與計(jì)算結(jié)果一致，故PRO/II模擬結(jié)果可信。用此法依次擬定各塔塔徑，所得結(jié)果表3-3所示。表3-3各塔塔徑一覽表塔編號(hào)塔徑/mmT04014600T04021000T04033000T0404600填料支承板用于支承填料層及其持液的重量，為使其氣、液兩相流體順利通過，其開孔率要大于填料層的空隙率，以防止在此發(fā)生液泛。常用的填料支承裝置有柵板型、孔管型、駝峰型和梁型等。有柵板型和梁型支承板結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。圖4-1填料支承板結(jié)構(gòu)對(duì)于規(guī)整填料，通常選用柵板型支承裝置。柵板結(jié)構(gòu)簡樸、自由截面積較大、金屬耗用量較少，所以柵板型支承板較多用，柵條間距約為填料外徑的0.6-0.8倍，以防止填料掉落。對(duì)于大塔，也可采用較大間距的柵板，其上預(yù)先充滿一層大尺寸的填料，而后放置尺寸較少的塔填料。這樣?xùn)虐遄杂山孛媛瘦^大，制作又簡樸。為裝卸方便，柵板多分塊制做而后組裝，每塊寬度約在300-400mm之間，以便于從人孔裝卸。填料的支撐裝置選用柵板式支撐板，柵板提成四塊。填料限定裝置選床層限定板，它的重量一般為每平米300N。本次設(shè)計(jì)采用柵板型支承板。為防止填料層在氣體差和負(fù)荷波動(dòng)引起的沖擊下發(fā)生竄動(dòng)和膨脹，對(duì)任何填料塔都必須安裝填料壓板或床層限制板。（1）填料壓板。合用于固定陶瓷填料層，憑自身的重量限制填料松動(dòng)，必須固定于塔壁。其產(chǎn)生的壓強(qiáng)常設(shè)計(jì)為1100Pa左右。此外，自由截面率不應(yīng)大于70%以減少阻力。其型式分柵條壓板和絲網(wǎng)壓板等。（2）床層限制板。其結(jié)構(gòu)與填料壓板相似，但其產(chǎn)生壓強(qiáng)只為300Pa左右，安裝于塔內(nèi)時(shí)必須固定于內(nèi)壁上，由此限制填料層的高度，防止松動(dòng)。設(shè)計(jì)采用床層限制板。按照布液作用的原理，液體分布器可分為靠壓差分布的多孔型和靠重力分布的溢流型兩大類。溢流型分布器的工作原理是當(dāng)液面超過堰口高度時(shí)，依靠液體自重通過堰口流出，沿著溢流管（槽）壁呈膜狀流下，淋灑于填料層上。這種分布器特別合用于大型填料塔。它的優(yōu)點(diǎn)是操作彈性大，不易堵塞，可靠性好，便于分塊安裝。設(shè)計(jì)采用溢流分布器。為捕集出填料層中所夾帶的液沫和霧滴，需在塔頂液體初始分布器的上方設(shè)立除沫器，常用的型式有以下幾種。（1）擇流板式除沫器。它是運(yùn)用慣性原理設(shè)計(jì)的最簡樸的除沫器。它能除去50μm以上的霧滴，壓力降一般為。（2）旋流板式除沫器。它由數(shù)塊固定的旋流板組成，氣體通過時(shí)形成快速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在離心慣性力的作用下將霧滴甩至器壁流下。除沫效果比擇流板好，但壓降較高（300Pa以內(nèi)），合用于大塔、氣體個(gè)、負(fù)荷高、凈化規(guī)定嚴(yán)格的場(chǎng)合。（3）絲網(wǎng)層除沫器。它由金屬（或塑料）絲網(wǎng)編織成網(wǎng)，卷成盤狀而成。盤高約為100-500mm，可捕集5μm以上的微小霧滴，壓力降不超過250Pa，除沫效率可達(dá)98-99%，支承網(wǎng)柵板應(yīng)有90%以上的自由截面率。設(shè)計(jì)采用旋流式除沫器。填料共分為4段，由塔頂至塔底總高為23m；再分布器共4個(gè)，總高度為；人孔共4個(gè)，總高度為；封頭：0.8m塔頂空間（涉及一個(gè)人孔、一個(gè)再分布器和一個(gè)除沫器）：2.5m塔底空間（涉及一個(gè)人孔）：2m裙座高度：8.5m則塔的總高度：該塔為填料塔，由PRO/II模擬結(jié)果可知，塔板總數(shù)為79（不包含冷凝器與再沸器），進(jìn)料板為第39塊塔板。填料層高度的計(jì)算采用理論板當(dāng)量高度法。對(duì)金屬孔板波紋填料250Y查表得，每米填料理論板數(shù)為2-3塊，取。則,本次取.由，精餾段填料層高度為提餾段填料層高度為其中：—理論板數(shù)—傳質(zhì)單元數(shù)，m設(shè)計(jì)取精餾段填料層高度為22.8m，提餾段填料層高度為24.6m。設(shè)計(jì)取分段高度為6m，故精餾段分4段，提餾段分4段。填料共分為8段，由塔頂至塔底總高為47.4m；再分布器共8個(gè)，總高度為；人孔共8個(gè)，總高度為；封頭：0.8m塔頂空間（涉及一個(gè)人孔、一個(gè)再分布器和一個(gè)除沫器）：2.5m塔底空間（涉及一個(gè)人孔）：2m裙座高度：8.5m則塔的總高度：該塔為篩板塔，由PRO/II模擬結(jié)果可知，塔板總數(shù)為32（不包含冷凝器與再沸器），進(jìn)料板為第17塊塔板。塔總體高度運(yùn)用下式計(jì)算（1）塔頂封頭：封頭分為橢圓形、蝶形封頭等幾種。本設(shè)計(jì)采用橢圓形封頭，由公稱直徑DN=1000mm，查《化工原理課程設(shè)計(jì)（王衛(wèi)東主編）》[5]中附錄2得曲面高度，直邊高度，內(nèi)表面積，容積。則封頭高度。（2）塔頂空間：設(shè)計(jì)中取塔頂空間，考慮到需要安裝除沫器，所以選取塔頂空間1.1m。（3）塔底空間：塔底空間是指從塔底最下一層塔板到塔底封頭的底邊處的距離，取釜液停留時(shí)間為3min，取塔底液面至最下一層塔板之間距離為1.5m。則：（4）人孔：對(duì)D≥1000mm的板式塔，為安裝、檢修的需要，一般每隔6—8塔板設(shè)一人孔，本塔中共有32塊塔板，需設(shè)立5個(gè)人孔（塔頂空間、塔底空間各一個(gè)），每個(gè)人孔直徑為450mm，在設(shè)立人孔處板間距。（5）進(jìn)料板處板間距：考慮在進(jìn)口處安裝防沖設(shè)施，取進(jìn)料板處板間距。（6）裙座：塔底常用裙座支撐，本設(shè)計(jì)采用圓筒形裙座。由于裙座內(nèi)徑>800mm，故裙座壁厚取16mm?；A(chǔ)環(huán)內(nèi)徑：基礎(chǔ)環(huán)外徑：圓整后：，?？紤]到再沸器，取裙座高。塔體總高度：該塔為填料塔，由PRO/II模擬結(jié)果可知，塔板總數(shù)為30（不包含冷凝器與再沸器），進(jìn)料板為第14塊塔板。填料層高度的計(jì)算采用理論板當(dāng)量高度法。對(duì)金屬孔板波紋填料250Y查表得，每米填料理論板數(shù)為2-3塊，取。則,本次取.由，精餾段填料層高度為提餾段填料層高度為其中：—理論板數(shù)—傳質(zhì)單元數(shù)，m設(shè)計(jì)取精餾段填料層高度為7.8m，提餾段填料層高度為10.2m。設(shè)計(jì)取分段高度為6m，故精餾段分1段，提餾段分2段。填料共分為3段，由塔頂至塔底總高為18m；再分布器共3個(gè)，總高度為；人孔共3個(gè)，總高度為；封頭：0.8m塔頂空間（涉及一個(gè)人孔、一個(gè)再分布器和一個(gè)除沫器）：2.5m塔底空間（涉及一個(gè)人孔）：2m裙座高度：7m則塔的總高度：由PRO/Ⅱ模擬，擬定餾出液的定性溫度為74℃?；旌蠚怏w（殼程）74℃-74℃水（管程）55℃-25℃水的定性溫度為t=(25+55)/2=40℃餾出液的定性溫度為T=74℃兩流體在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)見表5-1。5-1兩流體在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)流體物性溫度t（℃）密度ρ（kg/m3）粘度μ（mPa·s）熱容CPkJ/（kg℃）導(dǎo)熱系數(shù)λW/(m·℃)餾出液74861.2720.393471.81460.12575冷卻水40992.20.65324.1740.6333忽略熱損失，按熱量衡算有：固定管板式列管換熱器是管殼式換熱器的一種，是一種通用的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備。它因結(jié)構(gòu)簡樸、堅(jiān)固耐用、造價(jià)低廉、用材廣泛、清洗方便、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而在換熱設(shè)備中占據(jù)主導(dǎo)地位[1]。故本設(shè)計(jì)固定管板式列管換熱器。計(jì)算逆流平均溫差：餾出液：74℃74℃冷卻水：55℃25℃溫差：19℃49℃冷水用量為求得傳熱面積A，需先知傳熱系數(shù)K，而K不能直接算出，所以只能進(jìn)行試算。初選U=400W/(m2)，估算傳熱面積。則：根據(jù)初選換熱器的傳熱面積，從文獻(xiàn)[15]中選擇面積相近的固定管板式換熱器。選擇φ25×2mm的換熱管則：，b=0.002m，。排列方式為正三角形的換熱器。選取的換熱器的重要參數(shù)見表5-2。5-2T0403換熱器的基本參數(shù)項(xiàng)目單位數(shù)值項(xiàng)目單位數(shù)值公稱直徑DNmm1300管子根數(shù)NT根1274公稱壓力PNMPa1.6中心排管數(shù)nc根40管程數(shù)N2計(jì)算換熱面積m2440.0管心距tmm32換熱管長度Lmm4500對(duì)三角形排列，查相關(guān)文獻(xiàn)[16]，臥式管排數(shù)的影響因子N為：冷凝負(fù)荷M為0.0435雷諾數(shù)為臥式冷凝器計(jì)算冷凝傳熱系數(shù)冷卻水流速雷諾數(shù)為普朗特?cái)?shù)對(duì)于無相變的管內(nèi)強(qiáng)制湍流，按Nusselt的計(jì)算方法查得兩側(cè)的污垢熱阻有機(jī)化合物側(cè)：冷卻水側(cè)：不銹鋼在該條件下的熱導(dǎo)率為：17.45W/(mK)所以總傳熱系數(shù)U為U與假設(shè)U值相近。計(jì)算所需傳熱面積A：所選換熱器的實(shí)際傳熱面積為：核算結(jié)果表白，換熱器的傳熱面積有11.04%的裕度，查閱相關(guān)文獻(xiàn)[17]，裕度通常為10%~15%。故可用，設(shè)計(jì)的換熱器是合理的。對(duì)于該換熱器設(shè)立弓形折流板，殼體內(nèi)徑D=1300mm。取折流板間距h=600mm。折流板數(shù)由，絕對(duì)粗糙度,查得，查莫狄圖，得流速，所以經(jīng)直管引起的壓力降經(jīng)彎管引起的壓力降總壓力降列管換熱器的設(shè)計(jì)必須滿足工藝上提出的壓強(qiáng)降規(guī)定。常用列管換熱器允許的壓強(qiáng)降范圍見表5-3。表5-3常用列管換熱器允許的壓強(qiáng)降范圍換熱器的操作壓強(qiáng)/Pa允許的壓強(qiáng)降/Pap<105Δp=0.1pp=0~105Δp=0.5pp>105Δp<5×104該冷凝器的管程操作壓強(qiáng)為0.45MPa，允許的壓強(qiáng)降為管程流動(dòng)阻力在允許范圍之內(nèi)。殼程阻力用Esso法，公式，流速及雷諾數(shù)當(dāng)量直徑：殼程流通截面積：，取折流擋板間距，則殼程流速：雷諾數(shù)：流體流經(jīng)管束的壓力降流體流過折流板缺口的壓力降總壓力降由表5-3，該冷凝器的管程操作壓強(qiáng)為0.09MPa，允許的壓強(qiáng)降為：殼程流動(dòng)阻力在允許范圍之內(nèi)。由PRO/Ⅱ模擬：混合氣體（殼程）94.444℃-89.459℃水（管程）55℃-25℃按熱量衡算有：本設(shè)計(jì)固定管板式列管換熱器。計(jì)算逆流平均溫差：餾出液：94.444℃89.459℃冷卻水：55℃25℃溫差：39.444℃64.459℃冷水用量初選U=550W/(m2)，估算傳熱面積。則：根據(jù)初選換熱器的傳熱面積，從文獻(xiàn)[15]中選擇面積相近的固定管板式換熱器。選擇φ25×2mm的換熱管則：，b=0.002m，。排列方式為正三角形的換熱器。選取的換熱器的重要參數(shù)見表5-4。5-4T0401換熱器的基本參數(shù)項(xiàng)目單位數(shù)值項(xiàng)目單位數(shù)值公稱直徑DNmm1300管子根數(shù)NT根2123公稱壓力PNMPa1.6中心排管數(shù)nc根51管程數(shù)N1計(jì)算換熱面積m2557.6管心距tmm32換熱管長度Lmm4500由PRO/Ⅱ模擬：混合氣體（殼程）121.441℃-115.409℃水（管程）55℃-25℃按熱量衡算有：本設(shè)計(jì)固定管板式列管換熱器。計(jì)算逆流平均溫差：餾出液：121.441℃115.409℃冷卻水：55℃25℃溫差：66.441℃90.409℃冷水用量初選U=450W/(m2)，估算傳熱面積。則：根據(jù)初選換熱器的傳熱面積，從文獻(xiàn)[15]中選擇面積相近的固定管板式換熱器。選擇φ25×2mm的換熱管則：，b=0.002m，。排列方式為正三角形的換熱器。選取的換熱器的重要參數(shù)見表5-5。5-5T0402換熱器的基本參數(shù)項(xiàng)目單位數(shù)值項(xiàng)目單位數(shù)值公稱直徑DNmm500管子根數(shù)NT根164公稱壓力PNMPa1.6中心排管數(shù)nc根15管程數(shù)N2計(jì)算換熱面積m237.3管心距tmm32換熱管長度Lmm3000由PRO/Ⅱ模擬：混合氣體（殼程）110.290℃-110.276℃水（管程）55℃-25℃按熱量衡算有：本設(shè)計(jì)固定管板式列管換熱器。計(jì)算逆流平均溫差：餾出液：110.290℃110.276℃冷卻水：55℃25℃溫差：55.290℃85.276℃冷水用量初選U=450W/(m2)，估算傳熱面積。則：根據(jù)初選換熱器的傳熱面積，從文獻(xiàn)[15]中選擇面積相近的固定管板式換熱器。選擇φ25×2mm的換熱管則：，b=0.002m，。排列方式為正三角形的換熱器。選取的換熱器的重要參數(shù)見表5-6。5-6T0404換熱器的基本參數(shù)項(xiàng)目單位數(shù)值項(xiàng)目單位數(shù)值公稱直徑DNmm325管子根數(shù)NT根57公稱壓力PNMPa1.6中心排管數(shù)nc根9管程數(shù)N1計(jì)算換熱面積m26.3管心距tmm32換熱管長度Lmm1500本次設(shè)計(jì)采用198.2℃（1.5×103kPa）的蒸汽，進(jìn)口溫度191.5℃，出口溫度為181.8℃，平均溫度℃，查得此溫度下水的比熱容為℃)，蒸汽的汽化熱，由PRO/II模擬結(jié)果：則蒸汽用量取傳熱系數(shù)初選U=600W/(m2)，估算傳熱面積。采用逆流操作，管程走物料，殼程走蒸汽，T198.2→181.8℃t140.3←139.6℃采用φ25mm立式熱虹吸式再沸器，重要參數(shù)如表6-1。表6-1T0401塔底再沸器重要參數(shù)表項(xiàng)目單位數(shù)值項(xiàng)目單位數(shù)值公稱直徑DNmm1800管子根數(shù)NT根2559公稱壓力PNMPa1.6中心排管數(shù)nc根55管程數(shù)N1計(jì)算換熱面積m2581管心距tmm32換熱管長度Lmm3000本次設(shè)計(jì)采用209.8℃（1.9×103kPa）的蒸汽，進(jìn)口溫度為209.8℃，出口溫度為190.2℃，平均溫度℃，查得此溫度下水的比熱容為℃)，蒸汽的汽化熱，由PRO/II模擬結(jié)果：則蒸汽用量取傳熱系數(shù)初選U=600W/(m2)，估算傳熱面積。采用逆流操作，管程走物料，殼程走蒸汽，T209.8→190.2℃t164.1←164.0℃采用φ25mm立式熱虹吸式再沸器，重要參數(shù)如表6-2。表6-2T0402塔底再沸器重要參數(shù)表項(xiàng)目單位數(shù)值項(xiàng)目單位數(shù)值公稱直徑DNmm700管子根數(shù)NT根355公稱壓力PNMPa1.6中心排管數(shù)nc根21管程數(shù)N1計(jì)算換熱面積m266.7管心距tmm32換熱管長度Lmm2500本次設(shè)計(jì)采用191.5℃（1.3×103kPa）的蒸汽，進(jìn)口溫度為191.5℃，出口溫度為170.5℃，平均溫度℃，查得此溫度下水的比熱容為℃)，蒸汽的汽化熱，由PRO/II模擬結(jié)果：則蒸汽用量取傳熱系數(shù)初選U=600W/(m2)，估算傳熱面積。采用逆流操作，管程走物料，殼程走蒸汽，T191.5→170.5℃t132.3←128.3℃采用φ25mm立式熱虹吸式再沸器，重要參數(shù)如表6-3。表6-3T0403塔底再沸器重要參數(shù)表項(xiàng)目單位數(shù)值項(xiàng)目單位數(shù)值公稱直徑DNmm1000管子根數(shù)NT根749公稱壓力PNMPa1.6中心排管數(shù)nc根30管程數(shù)N1計(jì)算換熱面積m2170管心距tmm32換熱管長度Lmm3000本次設(shè)計(jì)采用191.5℃（1.3×103kPa）的蒸汽，進(jìn)口溫度為191.5℃，出口溫度為170.5℃，平均溫度℃，查得此溫度下水的比熱容為℃)，蒸汽的汽化熱，由PRO/II模擬結(jié)果：則蒸汽用量取傳熱系數(shù)初選U=500W/(m2)，估算傳熱面積。采用逆流操作，管程走物料，殼程走蒸汽，T191.5→170.5℃t146.7←146.5℃采用φ25mm立式熱虹吸式再沸器，重要參數(shù)如表6-4。表6-4T0404塔底再沸器重要參數(shù)表項(xiàng)目單位數(shù)值項(xiàng)目單位數(shù)值公稱直徑DNmm400管子根數(shù)NT根98公稱壓力PNMPa1.6中心排管數(shù)nc根12管程數(shù)N1計(jì)算換熱面積m210.8管心距tmm32換熱管長度Lmm1500由設(shè)計(jì)可知，T0403進(jìn)料質(zhì)量流量為17750.0151kg/h，溫度T=413.41K，進(jìn)料壓力為。T=413.41K各物質(zhì)密度如表7所示：表7-1一定溫度下進(jìn)料物系的密度組分乙苯苯乙烯α-甲基苯乙烯焦油密度kg/m3756.3977797.6166795.79011022.1892T=413.41K各物質(zhì)黏度如表7-2所示：表7-2一定溫度下進(jìn)料物系的黏度組分乙苯苯乙烯α-甲基苯乙烯焦油0.2260550.2331270.3533440.947868所以，其體積流量為：設(shè)流速為由公式得出：由計(jì)算可知：泵吸入管線直徑為73mm，排出管線直徑為70mm。則吸入管流速：排出管流速：設(shè)罐區(qū)與泵房之間距離為30m，泵房到進(jìn)料口距離為95m。整個(gè)管路中有90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭，180°回彎頭，球心閥（全開），止逆閥，則有關(guān)管件的局部阻力系數(shù)見表7-3：表7-3管件局部阻力系數(shù):名稱吸入管排出管進(jìn)口忽然收縮：ζ=0.51-出口忽然擴(kuò)大：ζ=1.0-190°標(biāo)準(zhǔn)彎頭：ζ=0.7566球心閥（全開）：ζ=6.412止逆閥：ζ=101-180°回彎頭：ζ=1.51122.919.8則對(duì)于吸入管線：雷諾數(shù)排出管線：對(duì)于水力光滑管，當(dāng)時(shí)，流動(dòng)進(jìn)入湍流區(qū)，摩擦系數(shù)與無關(guān)，而摩擦系數(shù)與相對(duì)粗糙度有關(guān)，設(shè)吸入管與排出管材料為無縫鋼管，則其絕對(duì)粗糙度，取?？捎上率接?jì)算摩擦系數(shù)：對(duì)于光滑管：所以，吸入管阻力系數(shù)：排出管阻力系數(shù)：在塔釜與進(jìn)料口之間列柏努利方程求泵的揚(yáng)程：塔T0403塔底空間（涉及一個(gè)人孔）：2m；裙座高度：8.5m；提餾段高度約為14.6m，塔釜與進(jìn)料口之間的高度約為14.6m實(shí)際揚(yáng)程是理論揚(yáng)程的1.2倍，則：離心泵的具體參數(shù)如表7-4所示。表7-4離心泵參數(shù)一覽表項(xiàng)目單位數(shù)值項(xiàng)目單位數(shù)值流量Q30效率%61流量QL/s8.33軸功率kw6.29揚(yáng)程Hm47電機(jī)功率kw7.5轉(zhuǎn)速n61允許汽蝕余量m2.5由PRO/Ⅱ模擬可知，回流罐的回流量：，塔頂密度。設(shè)冷凝液在回流罐中的停留時(shí)間為6min，罐填充系數(shù)0.8。則該罐的容積由《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（下冊(cè)）》[18]，4-379頁選擇臥式無折邊球形封頭容器（JB1427-74）。塔頂罐的型號(hào)為：公稱容積，公稱直徑，長度為。由PRO/Ⅱ模擬可知，回流罐的回流量：，塔頂密度。設(shè)冷凝液在回流罐中的停留時(shí)間為10min，罐填充系數(shù)0.8。則該罐的容積由《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（下冊(cè)）》[18]，4-379頁選擇臥式無折邊球形封頭容器（JB1426-74）。塔頂罐的型號(hào)為：公稱容積，公稱直徑，長度為。由PRO/Ⅱ模擬可知，回流罐的回流量：，塔頂密度。設(shè)冷凝液在回流罐中的停留時(shí)間為6min，罐填充系數(shù)0.8。則該罐的容積由《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（下冊(cè)）》[18]，4-379頁選擇立式橢圓形封頭容器（JB1426-74）。乙苯回收塔塔頂罐的型號(hào)為：公稱容積，公稱直徑，高度為。由PRO/Ⅱ模擬可知，回流罐的回流量：，塔頂密度。設(shè)冷凝液在回流罐中的停留時(shí)間為6min，罐填充系數(shù)0.8。則該罐的容積由《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（下冊(cè)）》[18]，4-379頁選擇立式橢圓形封頭容器（JB1426-74）。乙苯回收塔塔頂罐的型號(hào)為：公稱容積，公稱直徑，高度為。對(duì)于400#來說，進(jìn)料為油類物質(zhì)，參照化工設(shè)計(jì)管內(nèi)流速范圍可知為（），而本物流的流速選取為，結(jié)合PRO/II模擬結(jié)果，分別對(duì)各個(gè)塔的接管進(jìn)行計(jì)算和選型。進(jìn)料管結(jié)構(gòu)有很多，有直管進(jìn)料管，彎管進(jìn)料管，T型進(jìn)料管本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管，管徑計(jì)算如下：由于T0403的進(jìn)料管為T0401塔的塔底采出管，且，密度，取管內(nèi)流速為。則管子內(nèi)徑：查標(biāo)準(zhǔn)系列[17]選取，公稱直徑DN=80mm規(guī)格的熱軋無縫鋼管。采用直管進(jìn)料管。塔頂回流量：，密度,液體流速為，則管子內(nèi)徑：查標(biāo)準(zhǔn)系列[17]選取，公稱直徑DN=200mm規(guī)格的熱軋無縫鋼管。采用直管進(jìn)料管。塔底采出量：，密度，液體流速為。則管子內(nèi)徑：查標(biāo)準(zhǔn)系列[17]選取，公稱直徑DN=65mm規(guī)格的熱軋無縫鋼管。塔頂上升蒸汽管：氣相流量，密度，飽和蒸汽的流速選取為。則管子內(nèi)徑：查標(biāo)準(zhǔn)系列選取，公稱直徑DN=1050mm規(guī)格的熱軋無縫鋼管。塔底上升蒸汽量：，密度，流速取。則管子內(nèi)徑：。查標(biāo)準(zhǔn)系列選取，公稱直徑DN=800mm規(guī)格的熱軋無縫鋼管。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管，管徑計(jì)算如下：由于T0403的進(jìn)料管為T0401塔的塔底采出管，且，密度，取管內(nèi)流速為。則管子內(nèi)徑：查標(biāo)準(zhǔn)系列[17]選取，公稱直徑DN=50mm規(guī)格的熱軋無縫鋼管。采用直管進(jìn)料管。塔頂回流量：，密度，液體流速為，則管子內(nèi)徑：查標(biāo)準(zhǔn)系列[17]選取，公稱直徑DN=50mm規(guī)格的熱軋無縫鋼管。采用直管進(jìn)料管。塔底采出量：，密度，液體流速為。則管子內(nèi)徑：查標(biāo)準(zhǔn)系列[17]選取，公稱直徑DN=50mm規(guī)格的熱軋無縫鋼管。塔頂上升蒸汽管：氣相流量，密度，飽和蒸汽的流速選取為。則管子內(nèi)徑：查標(biāo)準(zhǔn)系列[17]選取，公稱直徑DN=150mm規(guī)格的熱軋無縫鋼管。塔底上升蒸汽量：，密度，流速取。則管子內(nèi)徑：。查標(biāo)準(zhǔn)系列[17]選取，公稱直徑DN=150mm規(guī)格的熱軋無縫鋼管。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管，管徑計(jì)算如下：由于T0403的進(jìn)料管為T0401塔的塔底采出管，且，密度，取管內(nèi)流速為。則管子內(nèi)徑：查標(biāo)準(zhǔn)系列[17]選取，公稱直徑DN=80mm規(guī)格的熱軋無縫鋼管。采用直管進(jìn)料管。塔頂回流量：，密度,液體流速為，則管子內(nèi)徑：查標(biāo)準(zhǔn)系列[17]選取，公稱直徑DN=80mm規(guī)格的熱軋無縫鋼管。采用直管進(jìn)料管。塔底采出量：，密度，液體流速為。則管子內(nèi)徑：查標(biāo)準(zhǔn)系列[17]選取，公稱直徑DN=25mm規(guī)格的熱軋無縫鋼管。塔頂上升蒸汽管：氣相流量，密度，飽和蒸汽的流速選取為。則管子內(nèi)徑：查標(biāo)準(zhǔn)系列[17]選取，公稱直徑DN=1200mm規(guī)格的熱軋無縫鋼管。塔底上升蒸汽量：，密度，流速取。則管子內(nèi)徑：。查標(biāo)準(zhǔn)系列[17]選取，公稱直徑DN=650mm規(guī)格的熱軋無縫鋼管。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管，管徑計(jì)算如下：由于T0403的進(jìn)料管為T0401塔的塔底采出管，且，密度，取管內(nèi)流速為。則管子內(nèi)徑：查標(biāo)準(zhǔn)系列[17]選取，公稱直徑DN=25mm規(guī)格的熱軋無縫鋼管。采用直管進(jìn)料管。塔頂回流量：，密度,液體流速為，則管子內(nèi)徑：查標(biāo)準(zhǔn)系列[17]選取，公稱直徑DN=25mm規(guī)格的熱軋無縫鋼管。采用直管進(jìn)料管。塔底采出量：，密度，液體流速為。則管子內(nèi)徑：查標(biāo)準(zhǔn)系列[17]選取，公稱直徑DN=25mm規(guī)格的熱軋無縫鋼管。塔頂上升蒸汽管：氣相流量，密度，飽和蒸汽的流速選取為。則管子內(nèi)徑：查標(biāo)準(zhǔn)系列[17]選取，公稱直徑DN=50mm規(guī)格的熱軋無縫鋼管。塔底上升蒸汽量：，密度，流速取。則管子內(nèi)徑：。查標(biāo)準(zhǔn)系列[17]選取，公稱直徑DN=50mm規(guī)格的熱軋無縫鋼管。技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)是研究為達(dá)成某一預(yù)定目的也許采用的各種技術(shù)政策、技術(shù)方案和技術(shù)措施的經(jīng)濟(jì)效果，通過計(jì)算、分析、比較和評(píng)價(jià)，從而選出技術(shù)上先進(jìn)、生產(chǎn)上合用和經(jīng)濟(jì)上合理的最優(yōu)方案，為科學(xué)決策提供依據(jù)。技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)是技術(shù)科學(xué)和經(jīng)濟(jì)科學(xué)互相滲透和外延發(fā)展形成的交叉學(xué)科。化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)是運(yùn)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)的基本原理和方法，結(jié)合化學(xué)工業(yè)的特點(diǎn)，研究化學(xué)工業(yè)發(fā)展中的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、生產(chǎn)以及科研等方面和各階段的經(jīng)濟(jì)效益問題。化工建設(shè)項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析是通過比較技術(shù)上可行的多個(gè)項(xiàng)目建設(shè)方案，并擬定最優(yōu)方案，分析、論證其重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，為項(xiàng)目基建投資的經(jīng)濟(jì)效果做出結(jié)論，以保證建設(shè)投資可以獲得最有效的運(yùn)用，使花費(fèi)最少，效益最佳。根據(jù)《吉林化學(xué)工業(yè)股份有限公司有機(jī)合成廠10萬噸苯乙烯裝置初步設(shè)計(jì)》（第6冊(cè)總概論）的數(shù)據(jù)，并結(jié)合經(jīng)濟(jì)核算電子表格得到以下數(shù)據(jù)，對(duì)本設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。本設(shè)計(jì)用現(xiàn)行的乙苯脫氫制取苯乙烯的方法為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，對(duì)年產(chǎn)13.5萬噸苯乙烯減壓精餾系統(tǒng)進(jìn)行模擬計(jì)算及工藝設(shè)計(jì)。采用連續(xù)精餾的方式，使用四個(gè)精餾塔—乙苯/苯乙烯分離塔（T0401）、苯乙烯塔（T0403）、乙苯回收塔（T0402）和苯/甲苯分離塔（T0404），將脫氫混合液精餾成滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的產(chǎn)品，其中苯乙烯純度為99.9%≥99.7%，收率為99.98%≥98.5%，α-甲基苯乙烯質(zhì)量分率為0.045%≤0.05%。運(yùn)用PRO/II對(duì)苯乙烯減壓精餾全工段進(jìn)行了模擬計(jì)算，完畢了物料衡算。運(yùn)用模擬結(jié)果，對(duì)精苯乙烯精餾塔（填料）及其附屬設(shè)備進(jìn)行具體計(jì)算和選型，并進(jìn)行了簡樸的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。最終用AutoCAD軟件繪制了帶工藝控制點(diǎn)的流程圖、設(shè)備布置圖和管道布置圖。柴誠敬.化工原理[M].北京:高等教育出版社,2023,86-87,257.張晶,楊豐翰.10萬噸/年苯乙烯生產(chǎn)技術(shù)講義[Z].吉林:吉化(股)有機(jī)合成廠,1996,1-2.袁孝競(jìng).乙苯/苯乙烯精餾塔的技術(shù)改造[J].化學(xué)工業(yè)與工程,2023,27(1):53-59.徐明霞，黃學(xué)慶，張春雷．苯乙烯合成工藝技術(shù)及研究進(jìn)展．油氣田地面工程，2023，20(3)：8-12孟慶茹.苯乙烯的生產(chǎn)與市場(chǎng)分析[J].現(xiàn)代化工,2023,23(3):54-56.崔小明,李明.苯乙烯生產(chǎn)技術(shù)及國內(nèi)外市場(chǎng)前景[J].彈性體,2023,(9):40-44.JosephE.Pelati,JamesR.Butler.Methodforproductionofstyrenefromtolueneandsyngas[P].UnitedStatesPatent.2023,1-5.張溯燕,李樹峰,張冷俗等.苯乙烯的生產(chǎn)及市場(chǎng)[J].彈性體,2023,20(5):85-90.顧松園.苯乙烯生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展[J].化學(xué)世界,2023,47(10):622-625.都健.化工過程分析與綜合[M].大連:大連理工大學(xué)出版社,2023,175-179.厲玉鳴.化工儀表及自動(dòng)化[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2023,170-180,196-199.李國庭等.化工設(shè)計(jì)概論[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2023.51.王靜康.化工過程設(shè)計(jì)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2023,407-410.黃英.化工過程設(shè)計(jì)[M].西安:西北工業(yè)出版社,2023,148-150.錢頌文.換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2023,13-24.伍欽,梁坤.板式精餾塔設(shè)計(jì)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2023,102.王衛(wèi)東.化工原理課程設(shè)計(jì)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2023,146.中國石化集團(tuán)上海工程有限公司.化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2023,4-379.表A-1T0403各板溫度、壓力及氣液相流量匯總表板數(shù)溫度（K）壓力（KPa）液相流量L（kmol/h）氣相流量V（kmol/h）1347.08805779.321289.111525402347.0940999.321286.430974745186202310.02099999286.209507448.45645544350.531039610.72099998285.9852244448.23498775352.113435411.42099996285.7583799448.01070526353.619344912.12099995285.5288949447.78386057355.057339212.82099994285.2964224447.55437568356.434764413.52099993285.0603916447.32190319357.758001814.22099992284.8202331447.085872410359.032662314.9209999284.5744569446.845523811360.263733515.62099989284.3225792446.599937912361.455692716.32099988284.0632503446.348059913362.612591917.02099987283.7952376446.08873114363.738120517.72099986283.5172754445.820718215364.835648918.42099985283.2281147445.542756116365.908255719.12099983282.9265816445.253595517366.95873919.82099982282.6117751444.952062418367.989535820.52099981282.2048617444.637255719369.051310121.2209998412.1149579444.230342620370.071632621.92099979412.3238789405.079854821371.15528922.62099977412.2707548405.288775822372.36575723.32099976411.8032829405.235651723373.799753124.02099975410.7317213404.768179824375.586164724.72099974408.9081485403.696618225377.85346525.42099973406.4018911401.873045426380.645119726.12099971403.6662439399.36678827383.816630526.8209997401.4123196396.631140828387.033671227.52099969400.1349643394.377216529389.936646528.22099968399.8029435393.099861230392.325689628.92099967400.0564166392.767840431394.195148929.62099965400.5523238393.021313632395.648010330.32099964401.1000156393.517220833396.807468531.02099963401.6278674394.064912934397.774301131.72099962402.1209839394.5927647續(xù)表A-1板數(shù)溫度（K）壓力（KPa）液相流量L（kmol/h）氣相流量V（kmol/h）35398.618591432.42099961402.5834503395.085880836399.38521833.12099959403.0228116395.548347237400.101707133.82099958403.4453288395.987708538400.784631734.52099957403.8325938396.410225839401.456204835.22099956398.1436762396.797490740405.41734435.920999557.391.1085731表A-2T0403各板氣相平均分子質(zhì)量、密度及流量匯總表板數(shù)平均分子質(zhì)量密度（kg/m3）質(zhì)量流量（×103kg/h）體積流量（×103m3/h）2104.1580.3381146.989138.9743104.1610.3617946.711129.1134104.1650.3853546.690121.1635104.1710.4088046.669114.1596104.1770.4321746.648107.9407104.1850.4554446.628102.3798104.1940.4786346.60797.3779104.2050.5017446.58892.85110104.2180.5247946.56988.73811104.2330.5477746.55084.98112104.2520.5706846.53281.53713104.2730.5935546.51478.36714104.2980.6163646.49875.43915104.3270.6391346.48172.72616104.3610.6618646.46670.20517104.3990.6845646.45267.85618104.4420.7072446.43865.66119104.4900.7297946.41763.60420104.5570.7524642.35356.28721104.6760.7753142.42354.71822104.8860.7985142.50353.22823105.2470.8223742.60051.80124105.8510.8473942.73150.42725106.8040.8742342.92149.09626108.1860.9035843.20547.81627109.9620.9356143.61446.61628111.9280.9694944.14145.530續(xù)表A-2板數(shù)平均分子質(zhì)量密度（kg/m3）質(zhì)量流量（×103kg/h）體積流量（×103m3/h）29113.7801.0035244.72644.56930115.2821.0360945.27843.70131116.3641.0664545.73342.88332117.0791.0947146.07242.08633117.5261.1213446.31241.30134117.7961.1468246.48140.53035117.9561.1715646.60239.77836118.0491.1958446.69339.04737118.1041.2198146.76738.33938118.1351.2436046.82937.65639118.1541.2672246.88236.99640118.1861.2799846.22336.112表A-3T0403各板液相平均分子質(zhì)量、密度及流量匯總表板數(shù)平均分子質(zhì)量密度（kg/m3）質(zhì)量流量（×103kg/h）體積流量（m3/h）1104.158861.26830.11334.9632104.163861.27229.83534.6413104.170859.78829.81434.6764104.178858.38329.79334.7085104.188857.04729.77234.7386104.200855.77429.75234.7667104.214854.55629.73134.7928104.231853.38729.71234.8169104.252852.26429.69334.84010104.276851.18229.67434.86211104.305850.13629.65634.88412104.339849.12529.63834.90513104.378848.14429.62234.92514104.424847.19229.60534.94515104.476846.26529.59034.96616104.536845.36229.57634.98617104.604844.48129.56235.00618104.681843.62029.54135.01719104.892843.24443.22751.26320105.009842.41243.29751.39721105.215841.56943.37651.542續(xù)表A-3板數(shù)平均分子質(zhì)量密度（kg/m3）質(zhì)量流量（×103kg/h）體積流量（m3/h）22105.571840.69243.47451.71223106.165839.74243.60551.92624107.104838.66043.79552.22025108.463837.37344.07952.64026110.210835.82144.48753.22627112.143834.02645.01553.97328113.963832.12845.60054.79929115.439830.32646.15255.58330116.502828.76346.60756.23631117.204827.47246.94656.73432117.643826.41247.18657.09733117.908825.52047.35457.36334118.065824.74247.47657.56435118.157824.03747.56757.72536118.210823.38147.64157.86037118.241822.75747.70357.98038118.259822.15447.75658.08739118.292821.66147.09757.31940124.198844.0320.8741.035表A-4T0403各板導(dǎo)熱率、黏度及表面張力匯總表板數(shù)氣相導(dǎo)熱率（W/mK）氣相黏度（Pas）液體表面張力（N/m）液相熱導(dǎo)率（W/mK）液相黏度（Pas）20.012518437.46057E-060.0.0.30.7.49786E-060.0.0.40.7.53298E-060.0.0.0003807250.7.5662E-060.0.0.60.7.59772E-060.0.0.0003699270.7.62774E-060.0.0.80.7.65639E-060.027963190.0.0003606190.7.68381E-060.0.0.100.7.71011E-060.0.0.00035248110.7.73539E-060.0.0.120.7.75972E-060.0.0.00034531130.7.78318E-060.0.0.140.7.80584E-060.0.0.續(xù)表A-4板數(shù)氣相導(dǎo)熱率（W/mK）氣相黏度（Pas）液體表面張力（N/m）液相熱導(dǎo)率（W/mK）液相黏度（Pas）150.7.82775E-060.0.0.160.7.84896E-060.027419520.0.170.7.86952E-060.0.0.180.7.88947E-060.0.0.190.7.90984E-060.0.0.200.7.92868E-060.0.0.210.7.94697E-060.0.0.220.7.96464E-060.0.0.230.7.98148E-060.0.0.240.7.99689E-060.0.0.00032259250.014984978.00958E-060.0.0.260.8.01746E-060.0.0.270.8.01867E-060.0.117291530.280.8.0137E-060.0.0.000326