-
精馏塔再沸器工艺设计
目录
目录
..................................................
.............
1
精馏塔再沸器工艺课程设计
...........................................
2
1.
设计任务及设计条件
...............................................
2
2.
方案论证
..........
...............................................
2
3.
估算设备尺寸
........
.............................................
3
4.
传热系数校核
........
.............................................
3
5.
循环流量校核
........
.............................................
7
6.
设计结果汇总
........
............................................
12
7.
工艺流程图
.........
.............................................
13
8.
带控制点的工艺流程图
............................................
13
第
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精馏塔再沸器工艺设计
精馏塔再沸器工艺设计
1.
设计任务及设计条件
(1)
设计任务：精馏塔塔釜，设计一台再沸器
(2)
再沸器壳层和管层的设计条件：
壳层
管层
温度
/
℃
85~115
83
压力（绝压）
/MPa
0.15
1.12
冷凝量
/(kg/h)
1500
--
蒸发量
/(kg/h
）
--
6000
(3)
物性数据
壳层凝液在定性温度
100
℃下的物性数据：
潜热
γ
0
=812.24kJ/kg
热导率
λ
0
=0.023W/(m
?
K)
粘度
=0.361mPa
< br>?
s
密度
ρ
0
=717
.4kg/m
3
管层流体
83
℃下的物性数据：
潜热
γ
i
=31227.56kJ/k
g
液相热导率
λ
i
=
0.112 W/(m
?
K)
液相粘度
=0.41
mPa
?
s
液相密度
=721
kg/m
3
液相定压比热容
=2.094kJ/(kg
?
K)
表面张力
=1.841
×
10
-2
N/m
汽相粘度
=0.0067
mPa
?
s
汽相密度
=0.032
kg/m
3
蒸汽压曲线斜率
< br>(
Δ
t/
Δ
p)
s
=2.35
×
10
-3
m
2
?
K/kg
2.
方案论证
立式热虹吸再沸器是利用塔底釜液与换热器传热管内汽液混合物的密度差形成循
环推动
力，使得釜液在精馏塔底与再沸器间流动循环。
立式热虹吸再
沸器具有传热系数高，结构紧凑，安装方便，釜液在加热段的停留
时间短，不易结垢，调
节方便，占地面积小，设备及运行费用低等显著优点。由于结
垢原因，壳层不能采用机械
方法清洗，因此壳层不适宜用高黏度或较脏的加热介质，
本设计中壳层介质为乙醇蒸汽，
较易清洗。
第
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精馏塔再沸器工艺设计
3.
估算设备尺寸
< br>计算热流量
?
为
?
?
q
m
< br>b
?
b
?
1500
?
812
.
24
?
1000
/
3600
?
3
.
38
?
10
5
(
W
)
计算传热温差
?
t
m
为
?
t
m
?
(115
?
83)
?
(85
?
83)
?
10.82(
K
)
(115
< br>?
83)
Ln
(85
?
83)
假设传热系数
K
=XX
，估算传热面积
A
p
为
拟用传热管规格<
/p>
?
30
?
2
，管长
L=3000m
，计算总传热管数<
/p>
N
T
N
T
=
A
p
?
d
0
L
?
284
.
34
?
1006
3
.
14
?
0
.
03
?
3
若将传热管按正三角形排列，则可用
N
T
=3a(a+1)+1
，
b=2a+1
，
D=t(b-1)+
（
2
~3
）
d
0
计
算壳径
D
为
D=32
×
(37-1)+3
×
30
≈
1400mm
取管程进口管径
Di=250mm
，出口管直径
D
0
=600mm
。
4.
传热系数校核
（
1
）显热段传热系数
K
CL
设传热管出口处汽化率
xe
＝
0.048
，
则可计算循环
流量
q
mt
：
q
mt
?
q
mb
6000
?
?
34
.
72
(
kg
/
s
)
x
e
0
.
04
8
①
显热段管内表面传热系数
则计算传热管内质量流速
G
为
G
?
Si
?
q
mt
34
.
72
?
?
65
.
03
[
kg
/(
m
2
?
s
< br>)]
S
i
0
.
534
?
4
di
2
N
T
?
3
.
14
?
0
.
026
2
?
1006
?
0
.
534
(
m
2
)
4
雷诺数
Re
为
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精馏塔再沸器工艺设计
Re
?
diG
?
i
?
0
.
026
?
65
.
03
?
4123
.
9
3
0
.
41
?
10
普朗特数为<
/p>
Pr
?
C
pi
?
i
?
i
2
.
094
?
10
3
?
0
.
361
?
10
?
3
?
?
7
.
67
0
.
112
计算显热段传热管内表面传热系数
h
i
为
h
i
< br>?
5
.
03
?
i
d
i
Re
1
/
3
P
r
1
/
3
?<
/p>
②
计算管外冷凝表面传热系数
计算蒸汽冷凝的质量流量
q
m
0
为
3
.
38
?
10
5
q
< br>m
0
=
?
?
0
.
42
(
kg
/
s
)
3
?
0
812
.
24
?<
/p>
10
?
计算传热管外单位润湿周边上凝液
的质量流量
M
为
M=
q
m
0
0
.
42
?
?
0
.
0044
[
kg
/(
m
2
?
s
)
?
d
0
N
T
3
.
14
?
0
.
03
?
1006
计算冷凝液膜的
Re
0
为
Re
0
=
4
M
?
4
?
0<
/p>
.
0044
?
4
8
.
71
?
3
0
.
361
?
10
?
0<
/p>
计算管外冷凝表面传热系数
h
0
为
?
2
(
0
.
361
?
10
3
)
2
?
1
/
3
?
1
/
3
h
0
?
0<
/p>
.
75
?
1
.
88
(
2
3
)
Re
?
0
.
75
?
1
.
88
?
(
)
?
48
.
71
?
< br>g
?
721
2
< br>?
9
.
81
?
0
.
023
3
?
300
.
47
[
W
/(
m
2
?
K
)]
其中
0.75
为修正因子。
③
污垢热阻及管壁热阻
沸腾侧
R
i
=1.8
×
10
-4
m
2
?
K/W
，冷凝侧
< br>R
0
=1.4
×
10
-4
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精馏塔再沸器工艺设计
m
2
?
K/W
，管壁热阻<
/p>
R
W
=4.299
×
10
-5
m
2
?
K/W
。
计算显热段传热系数
K
CL
为
K
CL
?
1
d
0
R
d
R
d
< br>1
?
i
0
?
w
0
?
R
0
?
h
i
d
i
d
i
d
m
h
0
1
?
3
< br>?
5
0
.
03
1
.
8
?
10
?
0
.
03
4
.
22
9
?
10
?
0
.
03
1
?<
/p>
?
?
1
.
4
?
10
?
3
?
661
.
86
?
0
.
026
0
.
026
0
.
028
300<
/p>
.
47
?
182
.
98
[
W<
/p>
/(
m
2
?
K
)]
?
（
2
）蒸发段传热系数
K
CE
计算传热管内釜液的质量流率
G
h
为
G
h
=3600G=3600
×
65.03=2.3
4
×
10
5
k
g/(m
2
?
h)
< br>当
xe=0.048
时，计算
M
artinelli
参数
Xtt
为
Xtt
?
?
?
1
?
xe
?
/
xe
?
0
.
9
?
?
v
/
?
< br>b
?
0
.
5
?
?
b
/
?
v
?
0
.
1
?
[(
1
?
0
.
048
)
/
0
.
048
]
0
.
9
(
0
.
032
/
721
)
0
.
5
(
0
.
41
< br>/
0
.
0067
)
0
.
1
?
0
.
148
1
/
Xtt
?
1/0.148=6.76
由
G
h
=2.34
×
10
5
kg/(m
2
?
h)
及
1
/
Xtt
?
6.76
，查图
3-29
得
a
E
=0.8
。当
x=0.8xe=0.8
×
0.048=0.0384
时
1
/
Xtt
?
?
x
e
/(
1
?
x
e
)
?
< br>0
.
9
?
?
b
/
?
v
?
0
.
5
?
?
v
/
?
b
?
0
.
1
?
[
< br>0
.
0384
/(
1
?
0
.
< br>0384
)]
0
.
9
(
721
/
0
.
032
)
0
.
5
(
< br>0
.
0067
/
0
.
41
)
< br>0
.
1
1
/
Xtt
?
?
5
.
48
由
Gh=2.34
×
10
5
kg/(m
2
?
h)
及
1
/
Xtt
?
5.48
，查
图
3-29
得
a
?
=1.0
。
计算泡核沸腾修正因数
a
为
a
E
?
a
`
0
.
8
?
1
.
0
< br>?
?
0
.
9
2
2
a
?
计算泡核沸腾表面传热系数
h
nb
为
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精馏塔再沸器工艺设计
0
.
31
?
?
?
?
?
b
< br>?
pd
?
di
< br>?
?
?
?
b
?
1
?
?
i
?
h
nb<
/p>
?
0
.
225<
/p>
?
?
Pr
0
.
69
?
?
?
?
A
?
?
?
?
?
d
i
?
?
?
?
?
p
b
b
?
?
v<
/p>
6
0
.
112<
/p>
3
.
38
?
10
5
?
0
.
026
721
0<
/p>
.
69
0
.
69
0
.
33
1
.
12
?
10
?
0
.
026
0
.
31
?
0
.
025
?
?
7
.
67
(
)
(
?
1
)
(
< br>)
0
.
026
< br>0
.
032
284
.
34
?
3
.
12
?
10
7
?
0
.
41
?
10
?
3
1
.
841
?
10
?
2
?
141
.
05
[
W
/(
m
2
?
K
)]
0
.
69
0
.
33
计算以液体单独存在为基准的对流表面传热系数
h
i
h
i
?
5
.
03
(
?
b
/
d
i
)[Re(
1
?
x
)]
1
< br>/
3
Pr
1
/
3
?
5
.
03
(
0
.
112
/
0
.
026
)[
4123
< br>.
9
(
1
?
0
.
0384
)]
1
/
3
7
.
67
1
/
3
?
16
9
.
21
[
W
/(
m
2
?<
/p>
K
)
计算对流沸腾因子
< br>F
tp
为
Ftp
?
3
.
5
(
1
/
Xtt
)
0
.
5
?
3
.
5<
/p>
?
5
.
48
0
.
5
?
8
.
19
计算两相对流表面传热系数
h
tp
h
tp
?
< br>F
tp
h
i
?
8
.
91
?
169
.
21
?
1386
.
65
[
W
/(
m
< br>2
?
K
)]
计算沸腾传热膜系数为
h
iE
?
h
tp
?
ah
nb
?
1386
.
65
?
0
.
9
?
141
.
05
?<
/p>
1513
.
59
[
W
/(
m
2
?
K
)
计算蒸发段传热系数
K
CE
为
K
CE
< br>?
1
d
0
R
d
R
d
1
?
i
0
?
w
0
?
R
0
?
h
i
d
i
d
i
< br>d
m
h
0
1
0
.
0
3
1
.
8
?<
/p>
10
?
4
?
0
.
03
4
.
299
?
10
?
5
?
0
.
03
1
?
?
?
1
.
4
?
10
?
< br>4
?
1513
.
59
?
0
.
< br>026
0
.
026
0
.
028
300
.
47
?
223
.
01
[
W
/(
m
2
?
K
)]
?
（
3
）显热段和蒸发段长度
计算显热段的长度
L
BC
与传热管总长
L
的比值为
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