【正文】 由于為為泡點進料，所以 q=1。s，OHCH3?=?103 Pa (1)精餾段 ① 求操作負荷因 C 精餾段功能參數(shù)為 0 4 2 15 4 0 0 3 2121????????????????vlnnVL ?? ， 塔板間 的 有效高度 為H0=HTHC==。所 以平均表面張 ? =??105+??105=?105 N/cm。所以平均表面張力 19 ? =??105+??105=?105 N/cm。 則體積流量為： 2 3 6 5 4 2060 7 6 ???V m3 釜液高度： 222 ??????? D VH ?m ③釜液上 方氣液分離空間高度 H3 釜液上方氣液分離空間高度 H3 取 。 (4)封頭高度 采用標準橢圓封頭，壁厚與塔體相同，即： Sn=10 mm， h=390mm。 堰長取 Lw==?= 堰高 hw hw=hchow （ 4﹣ 1） 堰上液層高度 how 321 0 0 ????????? whow LLEh （ 4﹣2） 溢流強度 i大小一般在 525 i=L/Lw （ 4﹣ 3） 液流收縮系數(shù) E 可由 L/ 查圖得。s， 3 6 0 00 0 3 1 ???wLL，查圖得 E=。 oUL LH w 39。等腰三角形高取 t1=。 綜上，由 （ 41）得 ： 精餾段 ： Hp =+= 水柱 ； 提餾段 ： Hp =+= 水柱 降液管液泛校核 為防止淹塔，要求嚴格控制降液管中液層高度，即 Hd? ? (HT+hw) Hd=hp+hL+hd （ 410） hd 液體通過降液管的壓頭損失； m ① 氣體通過塔板的壓降相當?shù)囊航蹈叨?hp 精餾段 hp= 水柱 ，提餾段 hp= 水柱 ②液體通過降 液管的壓頭損失 hd 精餾段： 5220 0 0 3 5 5 ????????? ???????????? 水柱hL Lhwd 提餾段： 4220 0 0 3 1 5 5 ????????? ???????????? 水柱hL Lhwd ③板上液層高度 ， hL= m。 降液管中的停留時間 t 為 降液管容積與液體流量之比液，即 ： t=AdHT/L （ 411） 由（ 411）得 ： 精餾段 ： t=／ = 5s； 提餾段 ： t=／ =5s 霧沫夾帶量校核 25 ①計算泛點百分率校核霧沫夾帶 泛點率 = %0???bFvlvLACKVLZ ?? ? (412） 板上泛液面積： Ab=AT2Ad=?=，由表查得泛點負荷系數(shù) CF=，物性系數(shù) K0=。 塔板負荷性能 (1)霧沫夾帶線 已知泛點率 = %0???bFvlvLACKVLZ ?? ?，對于一定的物系和一定的塔板? v， ? l， Ab， K0，CF， ZL 均已知，相對于 ev 的泛點率上限可確定，得 VL 關系式，按泛點率為 80%計算。 27 由 t=AdHT/L 得 L= AdHT/t， 則 Ln(max)=(4)漏液線 對 F1 重閥，以 F0=5 為規(guī)定氣體最小負荷。選擇 下的蒸汽為熱源，溫度為 130℃ ，Q=2825KW，選取傳熱系數(shù) K=500W/m2﹒ K。 設凝液在回流罐中停留時間為 20min，罐的填充系數(shù)為。查表知 ： 40℃ 甲醇液體密度為 kg/m3，則體積流量 V=7650/=， 取液體流速 u=。 則體積流量 ： 6 8 9 )108273( 8 0 0 ?? ????? Mpm R TVm3/h 入口面積 ： ???S m2 入口管徑 ： 5 ??? ?sdm 30 。 則出口管徑 ： 3 ???? ??dm (4)進料管 進料狀態(tài)為 124℃ ， ，甲醇 ，水 ，查得此狀態(tài)下水的密度為 ，而醇的比重為 ，所以甲醇的密度為： ? ＝ ?＝ kg/m3，進料管流速取為 u= m/s。 接管設計 (1)塔頂甲醇蒸汽出口管 由前 面計算可知：塔頂蒸汽流量為 1250 kg/h，溫度 65℃ ， 蒸汽流速取 u=14m/s。 (2)貯罐 系統(tǒng)中原料罐、回流罐以及產(chǎn)品罐及不合格產(chǎn)品罐應給定容積量。 3 6 0 0) 0 0 0( 32( m in ) wown LEhL ? (418) 由 (418) 得： 精餾段： 432( m i n ) 6 0 1 1 0 0 00 1 ????????? ???nLm3/s 提餾段： 432( m i n ) 6 0 1 1 0 0 00 1 ????????? ???nLm3/s 28 第 5 章 輔助設備的設計 精餾系統(tǒng)的輔助設備主要包括再沸器、冷凝器、預熱器、貯罐等以及一些接管尺寸。 (2)液泛線 液管液泛時，取得極值，即 Hd=? (HT+hw)=(+)= =? (HT+hw） =Hd=hw+how+hc++how+hd (415) 有 32 00 ??????? how LEh， 2 5 ?????? ?? Lhd 精餾段：guhc ???? 7212 20， 提餾段：guhc ?? ?? 20 將上述式子代 入（ 415）得 ： 精餾段 ： 2204323 ????? ?? LuEL 提餾段 ： 2204323 ????? ?? LuEL 由對應的 L 和 V 數(shù)據(jù)可作出降液管液泛線。 ②驗算霧沫夾帶量 ? ? 2 ???????? muH hBe T L ??? (413) ???????? ??????????? ?vvlvm ? ???? (414) e 霧沫夾帶量 m氣液物性影響參數(shù) 其中 3 8 ??? dP AA? ， ?? ， 610887. ???v? ， mmHT 350? ， ?? ，B=107。 所以 Hd? ? (HT+hw)，降液管不會發(fā)生液泛。 塔板流體力學驗算及校核 氣相通過浮閥塔的壓降計算 Hp=Hc+HL+H? （ 47） vocU ?? （ 48） gUH lvc ??20? (49) cH 干板阻力； m LH 板上充氣液層阻力； m ?H 克服液體表面張力阻力； m (1)干板阻力 Hc 由（ 48）得精餾段 ： ??ocUm/s 由于 U0Uoc，由 (49)得 ： 2 ??? ???cHm 同理提餾段： ??ocUm/s， 2 ??? ???cHm (2)板上充氣液層阻力 HL 取充氣系數(shù) ? 0=， 則 Hl=? 1hL=?=。 vFU ?00? （ 4﹣ 5） 004 UdVn ?? （ 4﹣ 6） U0閥孔氣速， m/s n每層浮閥數(shù)目 ①精餾段 由 （ 45） 得： ??Um/s 由 （ 46） 得： 2 ?????n ②提餾段 由 （ 45） 得： ??Um/s 由 （ 46） 得： 2 ?????n ③由 于浮閥孔實際排列的個數(shù)不等于理論計算的個數(shù)，因此需重新核算孔速及閥孔動能因數(shù)，排得閥數(shù)為 150 個，按 n=150 個重新?lián)Q算 F， 計算結果如下： 精餾段： U0=V/=??150=， ??? vUF ? 提餾段 ： U0=V/=??150=， ??? vUF ? 由上述計算可知 閥孔動能因數(shù)變化不大，仍在 812 之間，所以 N=150 適宜。 降液管設計 ①由上述知 LW=， DLw =。s， 3 6 0 00 0 3 ???wLL，查圖得 E=。 溢流堰設計 塔板上的堰是為保持塔板上有一定的清液層高度，若過高則霧沫夾帶嚴重，過低氣液接觸時間短，都會降低板效 [24]。 (2)裙座 以 Q235A 鋼為裙座材料，壁厚為 10 mm，內(nèi)徑等于塔內(nèi)徑 D=1400 mm，高度為 3m，裙座與簡體的連接采用對焊不校核強度。 20 第 4 章 浮閥塔盤工藝設計 塔高設計 (1)塔高 ①塔有效高度 H1 上述計算得塔板數(shù) N=33 塊，其中進料板上方 119 塊板為精餾段，下方 2033 塊板為提餾段，精餾段和提餾段的板間距 HT=350mm， 入孔所在板間距增至 HT=700mm，則H1=35018+35011+700=10850mm。又得 116℃時，甲醇表面張力為 ?105 N/cm；水的表面張力 ?105 N/cm。 查得 ℃時，甲醇表面張力為 ?105N/cm；水的表面張力 ? 105 N/cm。s ? ? ?? LTE ?? (36) 由 (36)得：板效率 ET=， 則實際板數(shù)為 N=? 33 塊 。 操作回流比為 ， 則 R =?= (6)用簡捷法求理論板數(shù) N X=(RRmin)/(R+1) (33) Y=+(34) Y=(NNmin)/(N+2) (35) 則將數(shù)據(jù)代入 (33)、 （ 34） 、（ 35）得 ： X=(RRmin)/(R+1)=()/(+1)=， Y= 則 （ NNmin)/(N+1)=， 所以 N? 塊 常壓塔實際塔板數(shù)的計算 ? — 塔頂與塔底平均溫度下的相對揮發(fā)度； L? — 塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度； mPa塔底含醇 1%，可近似為純水。 如需冷卻到較低溫度 ， 則需采用低溫介質 ， 如冷凍鹽水 、 氟利昂等 [20]。 表 常壓塔帶入熱量（ kJ/h） 物料 進料 回流液 加熱蒸汽 組分