【正文】 取 t=106mm 具體排列 如圖 41 所示，共安排浮閥個(gè)數(shù)為 N=1168 個(gè) 圖 42 提 餾段閥孔排列示意圖 故實(shí)際閥孔中的氣體速度為 0 /u m s? 閥孔動(dòng)能因數(shù)為 0 10F? 故塔板開(kāi)孔率 = 000 . 7 4 3 0 . 1 3 0 1 3 . 0 %5 . 7 3TA uAu? ? ? ? 年產(chǎn) 100000 噸 DMC 項(xiàng)目產(chǎn)品精餾塔的設(shè)計(jì) 第五部分 塔板流體力學(xué)性能驗(yàn)算 精餾段流體力學(xué)性能驗(yàn)算 阻力計(jì)算 塔板阻力包括干板阻力 hc，板上充氣液層阻力 hl和液體表面張力所造成的阻力， 即 p c lh h h h?? ? ? 干板阻力： 由下式求得臨界孔速 1 / 1 . 8 2 5 1 / 1 . 8 2 57 3 . 1 7 3 . 1( ) ( ) 5 . 7 3 /3 . 0 2oc Gu m s?? ? ? 因 ocuu? ? ?，故 2 23 . 0 2 5 . 7 55 . 3 7 5 . 3 7 0 . 0 3 1 62 2 8 6 5 . 5 5 9 . 8 1Goc Luhmg? ? ?? ? ? ??? 板上充氣液層阻力： 0 .4 0 .4 0 .0 3 1 0 .0 3 4 0 .0 4 6 4l W O Wh h h m? ? ? ? ? ? 由于液體表面張力所造成的阻力很小，可忽略不計(jì)，及 0h?? 故塔板阻力為 0 . 0 3 1 6 0 . 0 4 6 4 0 . 0 7 8p c lh h h h m?? ? ? ? ? ? 單板壓降為 0 . 0 7 8 8 6 5 . 5 5 9 . 8 1 6 6 2 . 3 0pLp h g P a?? ? ? ? ? ? 由此可見(jiàn)，塔板壓降較小，符合設(shè)計(jì)要求 淹塔校核 為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清夜層高度，可由下式計(jì)算 d p L dH h h h? ? ? 前已經(jīng)設(shè)定板上液層高度 ? ，并計(jì)算得到 ? 因塔板上不設(shè)進(jìn)口堰，故通過(guò)降液管的壓頭損失可按照下式計(jì)算 2200 . 0 2 1 70 . 1 5 3 ( ) 0 . 1 5 3 ( ) 0 . 0 2 6 62 . 0 8 0 . 0 2 5LdWqhmlh? ? ? ?? 則 0 . 0 7 8 0 . 0 4 6 4 0 . 0 2 6 6 0 . 1 5 1d p L dH h h h m? ? ? ? ? ? ? 又因?yàn)樵O(shè)定板間距 HT= 及求得 hw=，取 ?? 則 ( ) 0. 5 ( 0. 45 0. 03 1 ) 0. 24 05TwH h m? ? ? ? ? ? 因 ()d T wH H h???，故符合防止淹塔要求 年產(chǎn) 100000 噸 DMC 項(xiàng)目產(chǎn)品精餾塔的設(shè)計(jì) 霧沫夾帶校核 對(duì)于浮閥塔塔板的霧沫夾帶量的計(jì)算可用間接法，通常用操作時(shí)的空塔氣速與發(fā)生液 泛時(shí)的空塔氣速的比值及泛點(diǎn)率作為估算霧沫夾帶量的指標(biāo)。 精餾段： 閥孔數(shù) 取閥孔動(dòng)能因子 0 10F? ，用下式可求孔速 0u 即 00 10 5 .7 5 /3 .0 2GFu m s?? ? ? 每層塔板上的浮閥數(shù)可由下式求得： 22020 4 7 . 4 4 3 7 10843 . 1 4 0 . 0 3 9 5 . 7 5GqN du? ?? ? ??? 已知 0 . 1 2 , 0 . 1 2 3 . 2 0 . 3 8 4ddW WmD ? ? ? ? 浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，其高取 39。 提餾段： 采用分塊單溢流塔盤(pán)，選用弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰，出口堰取平直堰 （ 1）堰長(zhǎng) Wl 依 經(jīng) 驗(yàn) ， 對(duì) 單 溢 流 一 般 取 Wl 為 （ ~ ） D 。 塔板尺寸計(jì)算 精餾段： 根據(jù)精餾段塔板直徑 D=， 故采用分塊式單溢流塔盤(pán)，選用弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰。 精餾段塔橫截面積 2 2 23 . 1 4 3 . 2 8 . 0 3 8 444TA D m?? ? ? ? 實(shí)際空塔氣速 7 .4 4 3 7 0 .9 2 6 /8 .0 3 8 4GTqu m sA? ? ?，其值在安全氣速范圍內(nèi)，故設(shè)計(jì)合理。 提 餾段 ： 在 提 餾段平均溫度 ℃ 下查得 DMC和 鄰二甲苯 的表面張力為分別為：， 根據(jù)以上各式可以算得 提 餾塔液相平均表面張力為 mN/m。 年產(chǎn) 100000 噸 DMC 項(xiàng)目產(chǎn)品精餾塔的設(shè)計(jì) 第四部分 塔板主要尺寸的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)參數(shù) 本設(shè)計(jì)以塔頂和進(jìn)料參數(shù)的平均值作精餾段的設(shè)計(jì)依據(jù)，以塔底和進(jìn)料參數(shù)的平均值作提餾段的設(shè)計(jì)依據(jù)。 進(jìn)料塔板的確定 以塔頂 DMC 產(chǎn)品的摩爾流量為因變量，理論進(jìn)料級(jí)數(shù)為自變量。應(yīng)用靈敏度分析方法，其結(jié)果如圖 32 所示： S e n s i t i v it y S 1 S u m m a r yV A R Y 1 B 1 5 C O L S P E C M O L E R RKMOL/HR 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5 5 5 . 5 6 6 . 5 7 7 . 5 8 8 . 5 9 9 . 5 10105130155 A 圖 32 萃取劑回收塔回流比分析 由上圖可見(jiàn)，回流比選 較為合適?；亓鞣绞娇捎帽脧?qiáng)制回流也可利用重力回流，因回流量不大，故采用重力回流。當(dāng)殘液中易揮發(fā)組分濃度低時(shí)，溶液的相對(duì)揮發(fā)度大，容易分離故所增加的塔板數(shù)并不多，此時(shí)采用間接蒸汽加熱是合適的。便可以直接采用直接接加熱。對(duì)于熱敏感物料和高沸點(diǎn)物料，可采用減壓操作；對(duì)于沸點(diǎn)低、常壓下為氣態(tài)的物料，必須在加壓下 進(jìn)行。塔里的混合物不斷重復(fù)前面所說(shuō)的過(guò)程，而進(jìn)料口不斷有新鮮混合液料加入。 （ 5）、塔的造價(jià)較低，浮閥塔的造價(jià)是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的 50%～80%，但是 比篩板塔高 20%～ 30%。之所以選擇浮閥塔，是因?yàn)樗扰菡炙秃Y板塔具有更為優(yōu)越的特點(diǎn)： （ 1）、生產(chǎn)能力大，由于塔板上浮閥安排比較緊湊，其開(kāi)孔面積大于泡罩塔板， 生產(chǎn)能力比泡罩塔板大 20%～ 40%，與篩板塔接近。年產(chǎn) 100000 噸 DMC 項(xiàng)目產(chǎn)品精餾塔的設(shè)計(jì) 年產(chǎn) 100000 噸 DMC 項(xiàng)目產(chǎn)品精餾塔的設(shè)計(jì) 第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 題目 ：年產(chǎn) 100000t DMC 項(xiàng)目產(chǎn)品精餾塔的設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)任務(wù)簡(jiǎn)述 本設(shè)計(jì)的題目是年產(chǎn) 50000t DMC 項(xiàng)目產(chǎn)品精餾塔的設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)一個(gè)精餾塔用來(lái)分離 DMC 和碳酸乙烯酯，采用連續(xù)操作方式，選用 F1 型浮閥塔板（重閥）。 （ 4）、氣體壓降及液面落差小，因氣液流過(guò)浮閥塔板時(shí)阻力較小，使氣體壓降及 液面落差比泡罩塔小。塔釜混合物就從塔底一部分進(jìn)入到釜液冷卻器中，一部分進(jìn)入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點(diǎn)溫度重新回到精餾塔。應(yīng)該根據(jù)物料的性質(zhì)、技術(shù)上的可行性及經(jīng)濟(jì)上的合理性來(lái)確定操作壓力。 加熱方式 精餾釜的加熱方式一般采用間接加熱方式，若塔底產(chǎn)物基本上就是水，而且在濃度極稀時(shí)溶液的相對(duì)揮發(fā)度較大。但對(duì)有些物系。 回流狀態(tài)及方式 回流狀態(tài)有泡點(diǎn)回流和冷液回流，本設(shè)計(jì)采 用泡點(diǎn)回流。 年產(chǎn) 100000 噸 DMC 項(xiàng)目產(chǎn)品精餾塔的設(shè)計(jì) 以塔頂 DMC 產(chǎn)品的摩爾流量為因變量，回流比為自變量。應(yīng)用靈敏度分析方法，其結(jié)果如圖 33 所示： S e n s i t i v it y S 1 S u m m a r yV A R Y 1 B 1 5 P A R A M N S T A G EKMOL/HR 0 2 . 5 5 7 . 5 10 1 2 . 5 15 1 7 . 5 20 2 2 . 5 2575125175A 圖 33 萃取劑回收塔理論級(jí)數(shù)分析 由上圖可見(jiàn)，萃取劑回收塔的理論級(jí)數(shù)為 25，即理論塔板數(shù)為 23 塊。 實(shí)際塔板數(shù)和進(jìn)料板位置的確定 實(shí)際塔板數(shù)為 23 420 .5 5TP TNN E? ? ? 精餾段所需的塔板數(shù)為 9 ??，故應(yīng)在 第 19 塊塔板進(jìn)料。 提 餾段 液相 平均摩爾組成 ： 0 .0 0 3 3 0 .1 1 6 4 0 .0 5 9 92x ??? 液相平均質(zhì)量組成為 0 . 0 5 9 9 9 0 . 0 8 0 . 0 5 1 30 . 0 5 9 9 9 0 . 0 8 0 . 9 4 0 1 1 0 6 . 1 6? ???? ? ? 則 提 餾段液相平均密度為 31 7 8 2 .8 4 /0 .0 5 1 3 1 0 .0 5 1 39 0 1 .6 7 7 7 .3L k g m? ???? 氣液相平均質(zhì)量流量的計(jì)算 產(chǎn)品質(zhì)量流量為 ： 1 5 4 . 7 1 9 0 . 0 1 3 . 8 6 8 /3600D k g s??? 進(jìn)料的質(zhì)量流量為： ( 1 5 4 . 7 1 1 1 6 8 . 2 6 ) 1 0 5 . 8 1 3 8 . 8 8 4 /3600F k g s???? 精餾段液相平均摩爾組成： x= 精餾段液相平均分子量 0 .5 5 8 2 9 0 .0 8 ( 1 0 .5 5 8 2 ) 1 0 6 .1 6 9 7 .1 8BLM ? ? ? ? ? ? 提餾段液相平均摩爾組成： x= 提餾段液相平均分子量 0 .0 5 9 9 9 0 .0 8 ( 1 0 .0 5 9 9 ) 1 0 6 .1 6 1 0 5 .2 0HLM ? ? ? ? ? ? 年產(chǎn) 100000 噸 DMC 項(xiàng)目產(chǎn)品精餾塔的設(shè)計(jì) 前已求得精餾段氣相平均分子量 ? ，提餾段氣相平均分子量 ? ，產(chǎn)品平均分子量 ? ，進(jìn)料平均分子量為 ? 精餾段液相平均質(zhì)量流量可由下式求得： 9 7 . 1 83 . 8 6 8 4 . 5 1 8 . 7 9 /9 0 . 0 1BLLDMW D R k g sM? ? ? ? ? 提餾段液相平均質(zhì)量流量可由下式求得： 1 0 5 . 2 0 1 0 5 . 2 03 . 8 6 8 4 . 5 3 8 . 8 8 4 5 9 /9 0 . 0 1 1 0 5 . 8 1H L H LLDFMMW D R F k g s? ? ? ? ? ? ? ? 精餾段氣相平均質(zhì)量流量可由下式求得： 9 5 . 1 2( 1 ) 3 . 8 6 8 ( 4 . 5 1 ) 2 2 . 4 8 /9 0 . 0 1BGGDMW D R k g sM? ? ? ? ? ? ? 提餾段氣相平均質(zhì)量流量可由下式求得： 1 0 3 . 0 5( 1 ) 3 . 8 6 8 ( 4 . 5 1 ) 2 4 . 3 6 /9 0 . 0 1HGGDMW D R k g sM? ? ? ? ? ? ? 氣液 相平均體積流量的計(jì)算 精餾段： 液相平均體積流量 3LL LW 1 8 .7 9q = = 0 .0 2 1 7 m / s8 6 5 .5 5?? 氣相平均體積流量 3GG GW 2 2 .4 8q = = 7 .4 4 3 7 m / s3 .0 2?? 提餾段： 液相平均體積流量 3LL LW 59q = = 0 .0 7 5 4 m / s7 8 2 .8 4?? 氣相平均體積流量 3GG GW 2 4 .3 6q = = 7 .9 8 6 9 m / s3 .0 5?? 液體表面張力的計(jì)算 表面張力可由下式計(jì)算： 1 / 4 1 / 4 1 / 4m sw sowo? ? ? ? ?? ? ? ? 式中： 年產(chǎn) 100000 噸 DMC 項(xiàng)目產(chǎn)品精餾塔的設(shè)計(jì) WWWW W O Oxvx v x v? ?? ? ? ? **OOOW W O Oxvx v x v? ?? ? *SW WSWSxvv? ? *SO OSOSxvv? ? 2log WOB ????? ???? 2 / 3 2 / 30 . 4 4 1 OO WWvqQvTq? ??????? ? ? ??? ???? ?? 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