当前位置:首页 >> 能源/化工 >>

精馏塔设计(浮阀塔)


这篇论文主要运用了图解法,省去许多复杂的计算过程。





苯—甲苯精馏塔设计 ......................................................................................................................

.......... 2 一、工艺要求与数据 ............................................................................................................................... 2 二、设计条件 ........................................................................................................................................... 2 三、设计内容 ........................................................................................................................................... 2 四、设计成果 ........................................................................................................................................... 2 设计计算 ........................................................................................................................................................... 3 一.设计方案的确定 ..................................................................................................................................... 3 二.精馏塔的物料衡算 ................................................................................................................................. 3 1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 ............................................................................................... 3 2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 ....................................................................................... 4 3.物料衡算原料处理量 ........................................................................................................................... 4 三.塔板数的确定 ....................................................................................................................................... 4 1.理论塔板层数 N T 的求取 .................................................................................................................... 4 2.求最小回流比及操作回流比。 ........................................................................................................... 4 3.求精馏塔的气,液相负荷 ................................................................................................................... 4 4.求操作线方程 ....................................................................................................................................... 5 5.图解法求理论塔板数 ........................................................................................................................... 5 6.实际理论塔板数的求取 ....................................................................................................................... 6 四.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 ....................................................................................... 6 1.操作压力的计算 ................................................................................................................................... 6 2.操作温度计算 ....................................................................................................................................... 6 3.平均摩尔质量计算 ............................................................................................................................... 7 4.平均密度计算 ....................................................................................................................................... 7 5.液相平均表面张力的计算 ................................................................................................................... 8 6.液体平均粘度的计算 ........................................................................................................................... 8 五.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 ............................................................................................................... 9 1.塔径的计算 ........................................................................................................................................... 9 2.精馏塔有效高度的计算 ......................................................................................................................11 六.塔板主要工艺尺寸的计算 .................................................................................................................. 11 1.溢流装置的计算 ...................................................................................................................................11 2.塔板布置............................................................................................................................................. 13 七.筛板的流动力学验算 ......................................................................................................................... 14 1.计算气相通过浮阀塔板的静压头降 hp ........................................................................................... 14 八.精馏段塔板负荷性能图 ....................................................................................................................... 17

(1)雾沫夹带上限线 ................................................................................................................................ 17 (2)液泛线 ................................................................................................................................................ 18 (3) 液相负荷上限线 .............................................................................................................................. 19 (4)气体负荷下限线(漏液线) ............................................................................................................ 20 (5)液相负荷下限线 ................................................................................................................................ 20 九.筛板塔的工艺设计计算结果汇总表 ................................................................................................... 21 十.参考文献 ............................................................................................................................................... 21

苯—甲苯精馏塔设计
一、工艺要求与数据
1、料液为苯—甲苯混合液,含苯 0.30+x(x=学号后三位/1000) (质 量分率,下同) ; 2、产品含苯不低于 95%,残液含苯不高于 3% 3、生产能力:60000 吨/年(按进料算)

二、设计条件
1、 连续操作、泡点加料、泡点回流。 2、 操作压力:常压 3、 生产时间:300 天/年 4、 塔釜间接蒸汽加热

三、设计内容
1、 精馏装置流程设计与论证 2、 浮阀塔内精馏过程的工艺计算 3、 浮阀塔主要工艺尺寸的确定 4、 塔盘设计 5、 流体力学条件校核、作负荷性能图

四、设计成果
1、 设计说明书一份

2、 设计图纸,包括流程图,负荷性能图,塔盘布置图,浮阀塔工艺 条件图。 注:学号为 201073020132 故而进料液中苯的含量为 X F =0.30 + (132/ 1000)=43.2%

设计计算
一.设计方案的确定
本设计任务为分离苯——甲苯混合物。对于二元混合组分的分离, 应该采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料,将原料液通过预热器加 热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝,冷凝液在泡 点下一部分回流至塔内,其余经产品冷凝器冷却后送至储罐。该物系属 易分离物系,最小回流比较小,故操作回流比去最小回流比的 2 倍。踏 釜采用间接蒸气加热,塔底产品经冷却后送至储罐。

二.精馏塔的物料衡算
1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
苯的摩尔质量 甲苯的摩尔质量
xF ?

M A = 78.11 Kg/ kmol M B = 92.13 Kg/ kmol

0.432 / 78.11 ? 0.473 0.432 / 78.11 ? 0.568 / 92.13 0.95 / 78.11 ? 0.957 x D = xD ? 0.95 / 78.11 ? 0.05 / 92.13 0.03 / 78.11 xW ? ? 0.035 0.03 / 78.11 ? 0.97 / 92.13

2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
M F =0.473 ? 78.11 + (1-0.473) ? 92.13 =85.50 Kg/mol M D =0.957 ? 78.11 + (1-0.957) ? 92.13 =78.71 Kg/mol M W =0.035 ? 78.11 + (1-0.035) ? 92.13 =91.64 Kg/mol

3.物料衡算原料处理量
F? 60000 ?1000 ? 97.46 kmol / h 300 ? 24 ? 85.50

总物料衡算 苯物料衡算 联立①②解得:

97.46 = D + W 97.46 ? 0.473= 0.957D + 0.035W W = 51.16 kmol/ h D = 46.3 kmol/ h

① ②

三.塔板数的确定
1.理论塔板层数 N T 的求取
苯——甲苯属理想物系,可采用图解法求理论塔板数 由苯——甲苯汽—液平衡组成数据绘出 x-y 图

2.求最小回流比及操作回流比。
采用作图法求最小回流比。在图中对角线上,自点 e(0.473,0.473)作垂线 ef 即 为进料线(q 线) ,该线与平衡线的交点坐标为

xq ? 0.473
故最小回流比为 取操作回流比为

yq ? 0.690

Rmin ?

xD ? yq yq ? xq

?

0.957? 0.690 ? 1.23 0.690? 0.473

R ? 2Rmin ? 2 ?1.23 ? 2.46

3.求精馏塔的气,液相负荷
L = RD = 2.46 ? 46.30 = 113.90 kmol / h

V =(R + 1)D = (1+ 2.46) ? 46.30= 160.20 kmol / h L ' = L + F = 113.90 + 97.46 = 211.36 kmol / h V ' = V = 160.20 kmol / h

4.求操作线方程
精馏段操作线方程为
y? L D 113 .90 46.3 x ? xD ? x? ? 0.957 ? 0.711 x ? 0.277 V V 160 .20 160 .20

提馏段操作线方程为
y, ? L, , W 211.36 , 51.16 x ? , xw ? x ? ? 0.035 ? 1.319x , ? 0.0112 , V V 160.20 160.20

5.图解法求理论塔板数
xD 0.957 ? ? 0.277 R ? 1 2.46 ? 1

总理论塔板层数 N T ? 11,进料板位置 N F ? 5

6.实际理论塔板数的求取

精馏段实际理论塔板数: N精 ? 4 / 0.52 ? 7.69 ? 8 提馏段实际理论塔板数: N提 ? 6 / 0.52 ? 11.5 ? 12

四.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算
1.操作压力的计算
塔顶操作压力 每层塔板压降 进料板压力 精馏段平均压力
pD ? 101 .3 kpa

?p ? 0.7kpa

pF ? 101.3 ? 8 ? 0.7 ? 106.9kpa

Pm ? (101.3 ? 106.9) / 2 ? 104.1kpa

2.操作温度计算
x1 ? 0.882
由图解理论板,见 x-y 图得 x5 ? 0.431

x11 ? 0.028

代入公式: y ? 13.204x 2 ? 43.024x ? 110.24 得 塔顶温度
t D ? 82.56

进料温度 精馏段平均温度

t F ? 94.18

tm ? (82.56 ? 94.18) / 2 ? 88.37? C

3.平均摩尔质量计算
塔顶平均摩尔质量计算 由 x D = y 1 = 0.957 查苯---甲苯平衡曲线,得 x 1 = 0.882
M VDm = 0.957 ? 78.11 +(1-0.957) ? 92.13 = 78.71 kg / m ol

M LDm = 0.882 ? 78.11 + (1 -0.882 ) ? 92.13 = 79.76 kg / m ol 进料板平均摩尔质量计算 由于是第 5 块塔板进料 yF ? y5 ? 0.647由图解塔板理论得 x F = 0.341
M VFm = 0.647 ? 78.11+ (1 – 0.6647) ? 92.13 = 83.059 kg / m ol M LFm = 0.341 ? 78.11 + (1- 0.341) ? 92.13 = 87.349 kg / m ol

精馏段平均摩尔质量 M Vm = M Lm
78 .71 ? 83 .059 = 80.8845 kg / m ol 2 79 .76 ? 87.349 = = 83.5545 kg / m ol 2

4.平均密度计算
(1)气相平均密度计算 由理想气体状态方程计算,即

?

Vm

=

Pm M Vm 104.1? 80.884 ? 2.801 / m3 kg = RTm 8.314? (88.37 ? 273.15)

(2)液相平均密度计算 液相平均密度依下式计算,即
1

? Lm

=

??

ai
i

塔顶液相平均密度的计算 由 t D = 82.56℃,查手册得: ? A ? 811.89Kg / m3

? B ? 808.76Kg / m3

? LDm =

1 ? 811 .733 kg / m3 0.95 / 811 .89 ? 0.05 / 808 .76

① 进料板液相平均密度的计算 由 t F = 94.18 ℃,查手册得 ? A ? 801.18Kg / m3 进料板液相的质量分率

? B ? 794.23Kg / m3

?A ?

? LFm

0.341 ? 78.11 ? 0.3049 0.341 ? 78.11 ? 0.659 ? 92.13 1 ? ? 796 .330 kg / m3 0.3049 / 801 .16 ? 0.6951 / 794 .23 811 .733 ? 796 .330 ? 804 .0315 kg / m3 2

③精馏段液相平均密度的计算

? Lm ?

5.液相平均表面张力的计算
液相平均表面张力依下式计算,即

? Lm ? ? xi? i
① 塔顶液相平均表面张力的计算 由 t D = 82.56℃,查手册得:

? A ? 21.18m N / m

? B ? 21.29mN / m

? LDm ? 0.957? 21.18 ? 0.043? 21.61 ? 21.198mN / m
② 进料板液相平均表面张力的计算 进料板液相平均表面张力的计算 由 t F ? 94.18℃,查手册得:

? A ? 19.35mN / m

? B ? 20.07mN / m

? LFm ? 0.341?19.35 ? 0.659? 20.07 ? 19.82mN / m
③精馏段液相平均表面张力的计算
21.198 ? 19.82 ? 20.509 mN / m 2

? Lm ?

6.液体平均粘度的计算
液相平均粘度依下式计算,即

Lg ? Lm ? ? xi Lg?i ① 塔顶液相平均粘度的计算 由 t D = 82.56℃,查手册得:

? A ? 0.299mP? S

?B ? 0.304mP? S
解得 ?LDm ? 0.3011 ? s mp

lg ?LDm ? 0.957? lg(0.301 ? 0.043lg(0.304) )
② 进料板液相平均粘度的计算 由 t F ? 94.18℃,查手册得:

? A ? 0.271 ? S ? B ? 0.279mp? s mP
lg ?LFm ? 0.341? lg(0.271 ? 0.659? lg(0.281 ) )
③精馏段液相平均粘度的计算 解得 ? LFm ? 0.2775 ? S mP

? Lm ?

0.3011 ? 0.2775 ? 0.2893 mP ? S 2

五.精馏塔的塔体工艺尺寸计算
1.塔径的计算
精馏段的气、液相体积流率为:
Vs ? VM Vm 160 .20 ? 80.8845 ? 1.285 m3 / s ? 3600 ? 2.801 3600?Vm

LS ?

LM Lm 113.9 ? 83.5545 ? ? 0.00329 3 / s m 3600? Lm 3600? 804.0351

由 u max = c

? L ? ?V ?V
?L
20
) 0.2 来计算, C20 由史密斯关联图来查取,图的横坐标

式中的 C 由式 C = C 20 ( 为

Lh ? L 3600? 0.00329 804.0315 1 2 ( )? ?( ) ? 0.0425 Vh ?V 3600?1.285 2.92
取塔板间距 H T =0.45m,板上液层高度 hL ? 0.06m ,则

HT ?h L ? 0.45 ? 0.06 ? 0.39m
查史密斯关联图

得 C 20 = 0.083

?? ? C ? C20 ? L ? ? 20 ?

0.2

20.509 0.2 ? 0.083( ) ? 0.08342 20
804.035? 2.801 ? 1.411 / s m 2.801

umax ? 0.08342

取安全系数为 0.7,则空塔气速为 u=0.7 u max = 0.7 ? 1.411 =0.9876m/s

D?

4Vs 4 ?1.285 ? ? 1.2874 m ?u 3.14? 0.9876
D ? 1.40 m

按标准塔径圆整后为 塔截面积为
AT ?

?
4

D2 ?

3.14 ?1.4 2 ? 1.539 m 2 4

实际空塔气速为
u? 1.285 ? 0.8350 m / s 1.539

2.精馏塔有效高度的计算
精馏塔有效高度为:

Z精 ? ?N精 -1?HT ? (8 ?1) ? 0.4 ? 2.8m
提馏塔有效高度为:

Z提 ? N提 -1 HT ? (12 ?1) ? 0.40 ? 4.4 ( )
在进料板的上方开一人孔,其高度为 0.8m 故精馏塔的有效高度为

Z ? Z精 ? Z提 ? 0.8 ? 2.8 ? 4.4 ? 0.8 ? 8m

六.塔板主要工艺尺寸的计算
1.溢流装置的计算
因塔径 D=1.4m,可选用单溢流弓形降液管,采用凹形液盘。 各项计算如下: (1)堰长 lW

lw ? 0.68D ? 0.68?1.40 ? 0.952m
(2)溢流堰高度 h W 由 h W =h L ?hOW 选用平直堰,堰上液层高度
hOW 2.84 ? Lh ? ? E? ? 1000 ? lW ? ? ?
2/3

来计算,近似假设 E=1,则
2/3

hOW ?

2.84 ? 0.00329? 3600? ?1? ? ? 1000 0.952 ? ?

? 0.015247 m

取 塔板上液层高度 hL ? 0.060m 故

hW ? 0.060? 0.015247? 0.044753 m

(3)弓形降液管宽度 W d 和截面积 A f



lW 0.98 ? ? 0.68 D 1.4

查弓形降液管的参数图 可得:

Af AT

? 0.0845

Wd ? 0.140 D

故 Af ? 0.0845AT ? 0.0845?1.539 ? 0.13005 2 m

Wd ? 0.140D ? 0.140?1.40 ? 0.196m
验证液体在降液管中的停留时间,即

??

3600Af HT Lh

?

3600? 0.13005 0.40 ? ? 15.81s ? 5s 0.00329? 3600

故降液管设计合理。 (4)降液管底隙高度 h 0 采用公式 h0 ?

Lh 3600 W u0 l ,

, 取 u0 ? 0.12m / s 则

h0 ?

Lh 0.00329? 3600 ? ? 0.028m , 3600W u0 3600? 0.952? 0.12 l

hW ? h0 ? 0.044753 0.028 ? 0.016753? 0.015247 ?

故降液管底隙高度设计合理。

2.塔板布置
(1)塔板的分块 因 D ? 800 mm ,故塔板采用分块式,查表得,塔板分块为 4 块。选用 F1 型重阀, 阀孔直径 d0=39mm,底边孔中心距 t=75m (2)边缘区宽度的确定 取 溢流堰前的安定区宽度 W S ? 0.0750 m 进口堰后的安定区宽度 W /s ? 0.065m 取 W C ? 0.040m (3)开孔区面积的计算

? ?r 2 ?1 Aa ? 2? x r 2 ? x 2 ? sin ? 180 ?
其中, x ?

x? ? r? ?

D 1.40 ? (Wd ? WS ) ? ? (0.196 ? 0.075 ) ? 0.429 m 2 2 D 1.40 r ? ? Wc ? ? 0.04 ? 0.660 m 2 2

? ? 0.6602 0.429? ? 0.429 0.6602 ? 0.4292 ? ? ? 1.0465 2 Aa ? 2? arcsin m 180 0.660? ? ?
(4)浮阀数计算及其排列 预先选取阀孔动能因子 F? ? 10 ,由 F0= u0 ?v 可求阀孔气速 u ? , 即 u0 ?

F0

?v

?

10 ? 5.975m / s 2.801

每层塔板上浮阀个数为

N?

?
4

Vs d0 u0
2

?

?
4

1.285 (0.039) ? 5.975
2

? 180

浮阀的排列,考虑到各分块的支承与衔接要占去一部分鼓泡区面积,阀孔排列采用 等腰三角形叉排方式。现按 t ? 75mm、t ' ? 65mm 的等腰三角形叉排方式排列,则设 计条件下的阀孔气速为

u0 ? N

?

Vs 4 d0
2

?

1.285 ? 5.98m / s 180? 0.785? (0.039) 2

阀孔动能因数为

F0 ? u0 ?V ? 5.98? 2.801 ? 10.01
所以阀孔动能因子变化不大,仍在 9~12 的合理范围内,故此阀孔实排数适用。

? ? A0 AT ? 180 ? (

d0 2 0.039 ) ? 180 ? ( ) ? 0.1396 D 1.4

此开孔率在 5%~15%范围内,符合要求。所以这样开孔是合理的。

七.筛板的流动力学验算
1.计算气相通过浮阀塔板的静压头降 hp
每层塔板静压头降可按式 hP ? hc ? hl ? h? 计算。 (1)计算干板静压头降 hc 由式 U oc ? 1.825

73.1

?v

可计算临界阀孔气速 U oc ,即

U oc ? 1.825

73.1

?v

? 1.825

73.1 ? 5.973m / s 2.801
U 0c ? v ? 算干板静压头降,即 2 ? g ?L

U 0 ? U 0c ,可用 hc ? 5.34?

hc ? 5.34?

(5.973) 2 2.801 ? ? 0.034m 2 ? 9.8 804.0315

(2)计算塔板上含气液层静压头降 hf 由于所分离的苯和甲苯混合液为碳氢化合物,可取充气系数 ? 0 ? 0.5 ,已知板上液 层高度
hL ? 0.06, 所以依式 hl ? ? 0 hL

hl ? 0.5 ? 0.06 ? 0.03m

(3)计算液体表面张力所造成的静压头降 h? 由于采用浮阀塔板, 克服鼓泡时液体表面张力的阻力很小, 所以可忽略不计。 这样, 气流经一层,浮阀塔板的静压头降 h f 为

h f ? hc ? hl ? h? ? 0.034? 0.03 ? 0.064m
换算成单板压降 ?Pf ? h f ?L g ? 0.064? 811.733? 9.8 ? 509.12Pa ? 0.7Kpa (设计允许值) 降液管中清夜层高度 H d

为防止塔内发生液泛,降液管内液层高 H d 应服从公式

H d ? ? ?HT ? hw ?
苯—甲苯物系属一般物系,取 ? ? 0.5 则

? ? ?HT ? hW ? ? 0.5?0.4 ? 0.044753 ? 0.22238 m


H d ? h f ? hw ? hd ? ?h ? how

(1)计算气相通过一层塔板的静压头降 h f 前已计算 h f ? 0.064m (2)计算溢流堰(外堰)高度 hw 前已计算 hw ? 0.044753 m (3)液体通过降液管的静压头降 h d
? L 因不设进口堰,所以可用式 hd ? 0.153? s ?L h ? w 0
2

? ? ? ?

2

? L ? 2 hd ? 0.153? ? l h ? ? 0.153? ?0.12? ? 0.00220m ? ? w 0?

(4)塔板上液面落差 ?h 由于浮阀塔板上液面落差 ?h 很小,所以可忽略。 (5)堰上液流高度 how 前已求出 how ? 0.015247 m 这样 H d ? h f ? hw ? hd ? ?h ? how ? 0.064? 0.044753 0.00220? 0.015247? 0.126m ?

从而可知 H d ? 0.126m ? ? ( HT ? hw ) ? 0.22238 ,符合防止液泛的要求。 m (6) 液体在降液管内停留时间校核 应保证液体早降液管内的停留时间大于 3~5 s,才能使得液体所夹带气体释出。本设 计

??

Af H T Ls

?

0.13005 0.40 ? ? 15.81s ? 5s 0.00329

可见,所夹带气体可以释出。 计算雾沫夹带量 eV (1)雾沫夹带量 eV 判断雾沫夹带量 eV 是否在小于 10%的合理范围内,是通过计算泛点率 F1 来完成的。 泛点率的计算时间可用式:

Vs F1 ?

? L ? ?v

?v

? 1.36Ls Z L ?100% 和 F1 ?

Vs

? L ? ?v

?v

KcF Ap

0.78Kc F AT

?100%

塔板上液体流程长度

Z L ? D ? 2Wd ? 1.40 ? 2 ? 0.1736? 1.053m
塔板上液流面积

Ap ? AT ? 2 Af ? 1.539? 2 ? 0.13005? 1.2789 2 m
苯和甲苯混合液可性系数 K 值,K=1.0

在从泛点负荷因数图中查得负荷因数 CF ? 0.113,将以上数值分别代入上式, 得泛点 率 F1 为
1.285? F1 ? 2.801 ? 1.36? 0.00329?1.053 804.0315? 2.801 ?100% ? 55.83% 1? 0.113?1.2789

2.801 804.0315? 2.801 ?100% ? 56.01% 及 F1 ? 0.78?1.0 ? 0.113?1.539 1.285?
为避免雾沫夹带过量, 对于大塔, 泛点需控制在 80%以下。 从以上计算的结果可知, 其泛点率都低于 80%,所以雾沫夹带量能满足 eV ? 0.1kg(液)/kg(干气) 的要求。 (2)严重漏液校核 当阀孔的动能因数 F0 低于 5 时将会发生严重漏液,前面已计算 F0 ? 10.01,可见不 会发生严重漏液。

八.精馏段塔板负荷性能图
(1)雾沫夹带上限线 对于苯—甲苯物系和已设计出塔板结构,雾沫夹带线可根据雾沫夹带量的上限值 所对应的泛点率 F1 (亦为上限值),利用式 eV ? 0.1kg(液)/kg(干气)

Vs F1 ?

? L ? ?v

?v

? 1.36Ls Z L ?100% 和 F1 ?

Vs

? L ? ?v

?v

KcF Ap

0.78KcF AT

?100% 便可作出此线。由

于塔径较大,所以取泛点率 F1 ? 80? ,依上式有

Vs

2.801 ? 1.36Ls ?1.053 804.0315? 2.801 ? 0.8 1.0 ? 0.113?1.2789

整理后得 0.0760 ? 1.432Ls ? 0.1156 Vs 即 Vs ? 1.521? 15.04Ls 即为负荷性能图中的线(1) 此式便为雾沫夹带的上限线方程,对应一条直线。所以在操作范围内任取两个 Ls 值 作直线便可在负荷性能图中得到雾沫夹带的上限线。 当 Ls ? 0 时 Vs ? 1.521 3 / s 当 Ls ? 0.01时 Vs ? 1.3706 3 / s m m

(2)液泛线 由式 H d ? ? ( HT ? hw ) , H d ? h f ? hw ? hd ? ?h ? how , h f ? hc ? hl ? h? 联立。即

? (HT ? hw ) ? hf ? hw ? hd ? ?h ? how ? hc ? hl ? h? ? hw ? hd ? ?h ? how
式中, 干板静压板静可用hc ? 5.34

?vU 0 2 ,板上液层静压头降 hl ? ? 0 hL 2? L g
2.84 ? Ls ? E? 1000 ? l w ? ? ? ? ?
2 3

从式 hL ? hw ? how 知, h L 表示板上液层高度, how

。所以板上

2 ? ? 2.84 ? 3600Ls ? 3 ? ? 液层层静压头降 l ? ? 0 hL ? ? 0 (hw ? how ) ? ? 0 ?hw ? h E? 1000 ? lw ? ? ? ? ? ? ?

液体表面张力所造成的静压头 h? 和液面落差 ?h 可忽略
? L ? 液体经过降液管的静压头降可用式 hd ? 0.2? S ? ?l h ? ? w 0?
2

则 ? ( HT ? hw ) ? hc ? ? 0 hL ? hL+hd ? hc+hd ? 1 ? ? 0)hL (

? ? L ? ? U2 2.84 ? 3600LS ? ? ? 5.34 v 0 ? 0.153? S ? ? 1 ? ? 0)hw ? ( ?l h ? 2? L g 1000? lw ? ? w 0? ?
2

?

? ? ? ?

2

3

? ? ? ?

式中阀孔气速 U0 与体积流量有如下关系

U0 ?

?
4

VS d0 N
2

式中各参数已知或已计算出,即

? ? 0.5, HT ? 0.40m, hw ? 0.044753 , ? 0 ? 0.5, ?v ? 2.801 / m3 , ?L ? 804.0315 / m3 m kg kg
d0 ? 0.039m, h0 ? 0.043 d0 ? 0.039, N ? 180, lw ? 0.952代入上式。 ,
整理后便可得 V s 与 Ls 的关系,即 VS2 ? 7.563 ? 4447 .25 LS ? 50.365 LS
2 2 3

此式即为液泛线的方程表达式。在操作范围内任取若干 Ls 值
Ls
Vs

0.001 2.656

0.003 2.475

0.005 2.466

0.007 2.346

用上述坐标点便可在 Ls ? Vs 负荷性能图中绘出液泛线,图中的(2)。 (3) 液相负荷上限线 为了使降液管中液体所夹带的气泡有足够时间分离出,液体在降液管中停留时 间不应小于 3~5s。所以对液体的流量须有一个限制,其最大流量必须保证满足上 述条件。
由式 ? ?

Af ? HT LS

? 3~5秒 可知,液体在降液管内最短停留时间为 3~5 秒。取

? ? 5s 为液体在降液管中停留时间的下限, 所对应的则为液体的最大流量 Ls max ,即液
相负荷上限,于是可得
Ls max ? Af ? HT 5 ? Af ? H T 0.0.13005 0.40 ? ? 0.01m3 / s显然由式Ls max ? 所得到的 5 5

液相上限线是 一条与气相负荷性能无关的竖直线,即负荷性能图中的线(3)。

(4)气体负荷下限线(漏液线) 对于 F1 型重阀, F0 <5 时, 因 会发生严重漏液, 故取 F0 ? 5 计算相应的气相流量 (Vs, ) min
(Vs, ) min ?

?
4

2 d0 N

F0 3.14 5 ? ? 0.0342 ?180? ? 0.487m3 / s 4 2.801 2.801

作出图中线(4) (5)液相负荷下限线 取堰上液层高度 how ? 0.006m 作为液相负荷下限条件,作出液相负荷下限线,该线 为与气相流量无关的竖直线。
L 2.84 ? 3600 S E? 1000 ? lw ? ? ? ? ?
2 3

? 0.006

l ? 0.006?1000? 2 ? 0.006?1000? 2 0.952 Ls min ? ? ? 0.000829 3 / s m ? ? w ?? ? ? 3600 ? 2.801?1 ? 3600 ? 2.84E ?
按上式作出的液相负荷下限线是一条与气相流量无关的竖直线,见图中的线(5). 所的负荷性能图如下:

3

3

操作弹性 ?

Vmax 1.47 ? ? 3.01 Vmin 0.487

九.筛板塔的工艺设计计算结果汇总表
项目内容 塔径 D/m 板间距 HT/m 塔板形式 空塔气速 U/(m/s) 堰长(lw) 板上液层高度 hW/m 降液管底隙高度 h0/m 浮阀数 N/个 阀孔气速 U0/(m/s) 临界阀孔气速 U0c(m/s) 阀孔动能因数 F0 孔心距 t/m 液体在降液管内停留时间τ /s 泛点率(%) 气相负荷上限 Vsmax/(m3/s) 气相负荷下限 Vsmin/(m3/s) 操作弹性 十.参考文献 55.83 1.47 0.487 3.01 雾沫夹带控制 漏液控制 数值或说明 1.40 0.40 单溢流弓形降液管 0.9876 0.952 0.04753 0.043 180 5.98 5.973 10.01 0.075 15.81 同一横排的孔心距 等腰三角形叉排 分块式塔板 备注

[1] .陈敏恒、丛德滋、方图南、齐鸣斋等编《化工原理(第三版)上下 册》.化学工业出版社(2006) [2] .王国胜主编的《化工原理课程设计(第二版) 》大连理工大学出版社 (2006) [3] .刘光启、马连湘、刘杰主编.《化学化工物性数据手册》 (上下) ,化 学工业出版社 (2002)

[4].贾绍义、柴诚敬主编的《化工原理课程设计(化工传递与单元操作 课程设计) 》.天津大学出版社(2002)


相关文章:
精馏塔设计(浮阀塔)
精馏塔设计(浮阀塔) 本文多次用到图解法,省去许多计算过程。本文多次用到图解法,省去许多计算过程。隐藏>> 这篇论文主要运用了图解法,省去许多复杂的计算过程。...
精馏塔-浮阀塔板课程设计
精馏塔-浮阀塔板课程设计_工学_高等教育_教育专区。精馏塔浮阀塔板课程设计湘潭大学化工学院 专业课程设计任务书设计题目: 姓名: 年产 10 万吨环氧丙烷浮阀精馏...
精馏塔——浮阀塔设计说明书
精馏流程的确定 2、塔的物料衡算 3、塔的工艺条件及物性数据计算 4、塔板数的确定 5、塔径的初步设计 6、溢流装置的设计 7、板布置 8、浮阀数 n 与开...
精馏塔(浮阀塔)设计说明书
精馏塔——浮阀塔设计说明... 59页 5财富值 511苯-甲苯+浮阀塔 26页 免费如要投诉违规内容,请到百度文库投诉中心;如要提出功能问题或意见建议,请点击此处进行...
作业乙醇-水精馏塔课程设计浮阀塔
其中 精馏塔选用 F1 型重阀浮阀塔。 图 2-1 乙醇-水精馏塔工艺流程简图 第三章 精馏塔设计物料计算 在常压连续浮阀精馏塔中精馏乙醇——水溶液,要求料液...
浮阀塔的设计方案(优秀)
设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。本次设计浮阀塔是化工生产中主要 的气液传质设备。此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、...
浮阀式精馏塔设计说明书
《化工原理课程设计》报告 48000 吨/年乙醇~水 精馏装置设计 年级 专业 设计者...造价, 降低生产过程中压降和板液面落差的影响,提高生产效率,选用浮阀 塔。 ...
化工原理课程设计——乙醇——水精馏塔设计(浮阀塔)
53 2 设计任务书一、设计题目:乙醇——水体系浮阀精馏塔设计二、设计任务及条件 1.进精馏塔料液含乙醇 25%(质量分数),其余为水。 2.产品乙醇含量不得低于...
化工原理浮阀塔设计
塔釜乙醇含量 2%(wt%) 操作压力:100kPa 其它条件:塔板类型:浮阀塔板;塔顶采用全凝器;R=1.9Rmin 2.具体设计内容和要求 (1)设计工艺方案的选定 (2)精馏塔...
浮阀精馏塔设计实例
3.4 浮阀精馏塔设计实例 3.4.1 化工原理课程设计任务书设计题目: 1 设计题目:分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计 2 原始数据及条件 生产能力:年处理乙醇-水...
更多相关标签:
精馏塔设计 | 苯甲苯精馏塔课程设计 | 乙醇水精馏塔设计 | 甲醇水精馏塔课程设计 | 板式精馏塔设计 | 苯氯苯精馏塔课程设计 | 反应精馏塔设计计算 | 甲醇精馏塔设计 |