【正文】 ............................................................................................................................... 28 塔高 ............................................................................................................................... 28 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................... 30 致謝 ........................................................................................................................................... 31 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 課程 設(shè)計(jì) 說明書 2 第一章 設(shè)計(jì)方案的確定 設(shè)計(jì)方案確定 本次設(shè)計(jì)的 任務(wù)是苯 甲苯浮閥精餾塔。 操作壓強(qiáng)選擇 精餾操作壓強(qiáng)選擇常壓 進(jìn)料熱狀態(tài)的選擇 采用泡點(diǎn)進(jìn)料，原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。39。39。 然后令 39。1 ( 1)mm myx y??? ?? 39。 39。塔板效率是否 定得合理，對(duì)所設(shè)計(jì)的他在建成后能否滿足生產(chǎn)上的要求有重要意義。 在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)同類型，類似物系的塔進(jìn)行實(shí)際查定，得出可靠的塔板效率數(shù)據(jù)。有我國(guó)某廠八個(gè)浮閥塔實(shí)例的全塔效率表明，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與由奧康曲線（關(guān)聯(lián)式）所得出的數(shù)據(jù)基本吻合。SV 及密度 39。31 0 1 . 3 3 8 8 . 7 9 2 2 . 8 8 0 1 /8 . 3 1 4 1 0 2 . 7 4 2 7 3V k g m? ????? 段液相體積流率 39。 mS LLML ?? ； 其中 39。 表 板間距與塔徑關(guān)系 塔徑 TD ， m 板間距 TH ，mm 200300 250350 300450 450600 400600 選定板間距時(shí)，應(yīng)考慮各種不同的實(shí)際請(qǐng)況。對(duì)于所選板間距尺寸是否合理，還需在對(duì)塔板布置進(jìn)行設(shè)計(jì)后，進(jìn)行流體力學(xué)驗(yàn)算。對(duì)于常壓塔一般取為 ~ （通常取~ ）；對(duì)于減壓塔應(yīng)取低些，可低至 ~ 。一般塔徑在 1m 以內(nèi)時(shí)，按 100mm 增值圓整。 應(yīng)予指出，前面所述算出的塔徑仍為初估塔徑。溢流裝置的布置應(yīng)考慮液流在塔板上的途徑。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)弓形降液管，其在直徑較小的塔板中均適用。 堰長(zhǎng)也可以由溢流強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)平直堰，設(shè)計(jì)時(shí) OWh 一般應(yīng)大于 m ，若低于此值或液流強(qiáng)度內(nèi)蒙古科技大學(xué) 課程 設(shè)計(jì) 說明書 15 ? ?3/ 3 /hWL l m m h??時(shí)，應(yīng)改用齒形堰。 將 OWh 值代入上式得， 87 87Wh??， ? ，滿足要求 在工業(yè)塔中，堰高一般為 ~ ，減壓塔為 ~ m，高壓塔 ~ ，一般不宜超過 。 / ? ，查得 fTA ? ， ? 查《化工原理課（下冊(cè)）》塔板結(jié)構(gòu)猜數(shù)系列化標(biāo)準(zhǔn)（單溢流 型）得塔徑為 2021mm時(shí)，塔截面積 2TA ? ，因此 2fA ? ， ? 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 課程 設(shè)計(jì) 說明書 16 降液管的截面積應(yīng)保證溢流液中夾帶的氣泡得以分離，液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間一般等于或大于 35 秒，對(duì)低發(fā)泡系統(tǒng)可取低值，對(duì)高發(fā)泡系統(tǒng)及高壓操作的塔，停留時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)些。0u 一液體通過降液管底隙 Oh 的流速，一般 ? ?39。0 /u m s? ，39。 塔板設(shè)計(jì) 塔板布置 塔板的板面一般分為四部分即： 1. 開孔區(qū) 為布置篩孔、浮閥等部件的有效傳質(zhì)區(qū)，亦稱鼓泡區(qū)。 在設(shè)計(jì)中 ? ，故選 80sW mm? 4. 無效區(qū) 在靠近塔壁的塔板部分需留出一圈邊緣區(qū)域供支撐塔板的邊梁之用，稱為無效區(qū)。 1F 型（即 V1 型）浮閥使用得很普遍，已定為部頒標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明：浮閥臨界動(dòng)能因數(shù)一般為： ? ? ? ?00 9 ~ 12vccFu ?? ? ? 由此關(guān)系可決定 ? ?0cu 。 因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)是在常壓下操作，所以 ? ?00 /cu u m s?? 浮閥數(shù) n 可根據(jù)上升蒸汽量 SV ，閥孔氣速 0u 和孔徑 0d 用下式算出： 2200 301 ( ) 39 744SVndu??? ? ??? 塊 3. 浮閥塔板的開孔率 浮閥塔板的開孔率 ? 是指閥孔面積與板截面積之比，即： 2000PAd unA D u? ??? ? ????? 式中： PA — 塔板面積， 2m 0A — 閥孔總面積， 2m u— 適宜的空塔氣速， /ms，其余符號(hào)同前。 4. 閥孔的排列 閥孔 的排列應(yīng)使絕大部分液體內(nèi)部有汽（氣）泡透過，一般按三角形排列。 塔板上浮閥得排列，在繪圖布置前，還需要計(jì)算 t 或 h 來進(jìn)行排列。 根據(jù)作塔板布置圖得 308( )N? 塊 ， 浮閥動(dòng)能因數(shù)： 00 7 .0 9 7 2 .7 2 4 0 1 1 .7 1vFu ?? ? ? ? ? 在要求得范圍內(nèi)； 開孔率： 2 20 0 . 0 3 93 0 8 1 2 . 8 7 %2dN D? ?? ??? ? ? ????? ???? 也在 10~14% 范圍內(nèi)。 2. 板上充氣液層阻力 lh 一般以經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 lh ? ?00l L W O Wh h h h??? ? ? 式中： lh — 板上液層高度， m 0? — 反映板上液層充氣程度的因數(shù)，稱為充氣因數(shù)，無因次。 一般地說，浮閥塔壓降比篩板塔的大，而比泡罩塔的小，因次設(shè)計(jì)中將其忽略。因次， dH 可用下式表示： d P l dH h h h? ? ? 式中： Ph — 上升氣體通過一層塔板所相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m lh — 板上液 層高度， m dh — 與液體流過降液管的壓強(qiáng)降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m dh 可按下式計(jì)算： 當(dāng)板上不設(shè)進(jìn)口堰時(shí) ? ?2 239。 對(duì)一般物系，可取為 ~；對(duì)不易發(fā)泡物系，可取 ~. 0 .0 7 5 8 0 .0 2 9 5 0 .0 0 6 1 4 0 .1 1 1 4d P l dH h h h m? ? ? ? ? ? ? 取 ?? ， ? ? ? ?0 .6 0 .4 5 0 .0 4 8 7 0 .2 9 9 2 0 .1 1 7 6T W dH h m H m? ? ? ? ? ? ? ?，符合防止淹塔要求。對(duì)于單溢流塔板， 2LdZ D W?? ，其中， D 為塔徑， dW 為弓形降液管高度 bA — 板上液流面積， 2m 。若二式之一的計(jì)算結(jié)果不在規(guī)定范圍內(nèi)，則應(yīng)適當(dāng)調(diào)整有關(guān)參數(shù)，更新計(jì)算。 對(duì)常壓，塔徑 900 mm 的大塔，取泛點(diǎn)率 =75%為其霧沫夾帶量上限，則： 按泛點(diǎn)率為 75%計(jì)算如下 0 0 6 804 .12 240 100 75% 28 76sSVL ??? ???? 可整理出 6 ? ? ? 依式算出相應(yīng)的 sV 值列與下表中。 其中： ? ? ? ?5 2 5 21 .9 1 1 0 / 1 .9 1 1 0 2 .7 2 4 0 / 8 0 4 .1 2 3 0 8 0 .0 0 6 8vlaN ??? ? ? ? ? ? ? ? ?0( 1 ) 0 .6 0 .4 0 .6 1 0 .4 5 0 .0 3 0 7 0 .2 1 3 9Twb H h?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 課程 設(shè)計(jì) 說明書 26 2 2 2 200 .1 5 3 0 .1 5 3 1 2 8 .9 91 .4 0 .0 2 4 6wc lh? ? ?? 0 2 / 3 2 / 31 0 . 6 6 7( 1 ) ( 0 . 6 6 7 ) ( 1 0 . 4 5 ) 1 0 . 7 7 2 81 . 4wdE l?? ? ? ? ? ? ? 得出曲線方程為 2 2 2 / 06 8 13 9 12 9 72 8S S SV L L? ? ? 在操作范圍內(nèi)任取若干個(gè) sL 值，算出相應(yīng)的 sV 值列于下表中 表 ? ?3//sL m s ? ?3//sV m s 據(jù)表中數(shù)據(jù)做出液泛線（ 2） 液相負(fù)荷上限線 當(dāng) 降液管尺寸一定時(shí)，若液體流量超過某一限度使液體在降液管的停留時(shí)間過短，則其中氣泡來不及釋放就帶入下一層塔板，造成氣相返混，降低塔板效率。當(dāng) 0 5F?時(shí)， 0 5/ vu ?? 02 2 3 m i n 55V = 0 . 0 3 9 3 0 8 1 . 1 1 4 /44 2 . 7 2 4 0SVd N m s?? ? ? ? ? ? ?（ ） 據(jù)此做出與液體流量無關(guān)的水平漏液線（ 4） 液相負(fù)荷下限線 為保證板上液流分布均勻，提高接觸效果，取堰上液層高度 ? 作為液相負(fù)內(nèi)蒙古科技大學(xué) 課程 設(shè)計(jì) 說明書 27 荷下限。 （ 2）塔板的氣相負(fù)荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制。 設(shè)計(jì)塔板時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)，使操作點(diǎn)在圖中位置適中，以提高塔的操作彈性。為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，此段遠(yuǎn)高于板間距（甚至高出一倍以上），或根據(jù)除沫器要求高度決定。 選塔底空間 2021BH mm? 人孔 一般每隔 6~8 層塔板設(shè)一人孔（安裝、檢修用），需經(jīng)常清洗時(shí)每隔 3~4 塊塔板處設(shè)一人孔。 指相鄰二橫排的中心線距離 單板壓降 paPp /? 562 液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間 s/? 降液管內(nèi)清液層高度 mHd/ 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 課程 設(shè)計(jì) 說明書 30 泛點(diǎn)率 /% 氣相負(fù)荷上限 )/( /3max sS mV 霧沫夾帶控制 氣相負(fù)荷下限 )/( /3min sS mV 漏液控制 操作彈性 參考文獻(xiàn) ： 【 1】、 路秀林 王者相主編 《塔設(shè)備》 化學(xué)工業(yè)出版社 【 2】、 夏清 陳常貴主編 《 化 工原理（上、下） 》 天津大學(xué)出版社 【 3】、 賈紹義 柴誠敬主編《化工原理課程設(shè)計(jì)》 天津大學(xué)出版社 【 4】、 自編講義《化工原理課程設(shè)計(jì)》 【 5】、 朱有庭 曲文海 于浦義主編《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)（下）》 化學(xué)工業(yè)出版社 【 6】、賈紹義等 編 《 化工傳遞與單元操作課程設(shè)計(jì) 》 天津大學(xué)出版社 2021 【 7】 、程能林 胡聲聞主編《溶液手冊(cè)（上冊(cè)）》 化學(xué)工業(yè)出版社 1986 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 課程 設(shè)計(jì) 說明書 31 致謝 兩個(gè)星期的化工原理設(shè)計(jì)即將結(jié)束了 ， 以前學(xué)的都是課本上的理論 ， 這次用于設(shè)計(jì)和實(shí)踐， 有很多考慮不周全 以及不懂 的地方 ，如果沒有老師的悉心 指導(dǎo)，同學(xué)的幫助，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。在此我說聲謝謝！ 。 在此，謹(jǐn)向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 本次設(shè)計(jì)中計(jì)算得實(shí)際板層數(shù)為 32，故設(shè)人孔 5 個(gè)，并且選人孔處板間距600PH mm? 。其值由如下兩因素決定，即： （ 1） 塔底貯液空間依貯存液量停留 3~5min 或更長(zhǎng)時(shí)間（易結(jié)焦物料可縮短停留時(shí)間）而定。除一般塔板按設(shè)計(jì)板間距安裝外，其它處根據(jù)需要決定其間距。 塔的操作彈性 在塔的操作液氣比下， 在附圖上 作出操作線 OP（操作點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的連線），操作線 OP 與 負(fù)荷性能圖交點(diǎn)的氣相負(fù)荷 ,maxsV 與 ,minsV 之比，稱為操作彈性。 根據(jù)以上五個(gè)方程可分別做出塔板負(fù)荷性能圖上的（ 1）、（ 2）、（ 3）、（ 4）及（ 5）共五條線，見附圖。在 sSVL? 圖上做出液相負(fù)荷上限線為與氣體流量 sV 無關(guān)的豎直線（ 3）。 塔板的適宜操作區(qū)應(yīng)在此線以下，否則將會(huì)發(fā)生液泛，使塔不能正常操作。負(fù)荷性能圖由以下五條線組成。 fA 為弓形降液管截面積 FC — 泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)。 在下列泛點(diǎn)率數(shù)值范圍內(nèi)，一般可保證霧沫夾帶量達(dá)到規(guī)定指標(biāo)。0u — 液體通過降液管底隙時(shí)的