【正文】 = Ab=AT2Af=? = K物 性系數(shù)查表得 K=1, CF泛點負荷因素，查表得 CF= 代入計算式，整理可得： += 由上式知霧沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個 LS值，依式算出相應(yīng)的 VS值列于下表中。 50F ?因數(shù)對于浮閥塔，閥孔動能 5Vm i n,0u0F ????? s/ 55u Vm in,0 ???? s/ 3220m i n,0m i n,s ??????????? m3/sVs= m3/s,可見不會產(chǎn)生過量漏液。由實際經(jīng)驗可知，液體在降液管內(nèi)停留的時間不應(yīng)小于 3— 5s。 ⑥∴開孔率φ ∵空塔氣速 u= VS / AT = m/s ∴φ =u / uo =∵ 5% %15%, ∴符合要求 故： t=75mm , t’ =65mm, 閥孔數(shù) N 實際 =151個 ∴則每層板上的開孔面積 AO =A a φ = %= 6 萬噸 /年 甲醇 水 溶液 浮閥 精餾塔設(shè)計 書 23 塔板流體力學的驗算 氣體通過浮閥塔板的壓力降 (單板壓降 ) 1pch h h h?? ? ? ①干板阻力 : 浮閥由部分全開轉(zhuǎn)為全部全開時的臨界速度為 U0,c U0,c=（ ,M） （ 1/） =∴ 42Vc Luh g???? = （ 2 ） = ②液層阻力 充氣系數(shù) ?? =,有 : h1’ = ?? h1= = ③液體表面張力所造成阻力 , 此項可以忽略不計。 取閥孔動能因子 FO=11 ①孔速 uo=MV,0ρF=11/()=②浮閥數(shù)： n=24sVdu?? =（ 1/4 ） =162(個 ) ③有效傳質(zhì)區(qū)： 根據(jù)公式：2 2 2 12 s in180a xA x R x R R? ???? ? ????? 其中： R= 2 cDW? = x= ()2 dD W Ws?? = ∴2 2 2 12 s in180a xA x R x R R? ???? ? ????? = ④塔板的布置 6 萬噸 /年 甲醇 水 溶液 浮閥 精餾塔設(shè)計 書 22 因 D800mm 故塔板采用分塊式，查表的塔塊分為 3塊。降液管底隙高度應(yīng)低于出6 萬噸 /年 甲醇 水 溶液 浮閥 精餾塔設(shè)計 書 21 口堰高度 hW， (hwho)不應(yīng)低于 6mm才能保證降液管底端有良好的液封 . 工程上 ho一般取2025mm。C????????液 相 密 度 ，氣 相 密 度 ，負 荷 因 子 ， 橫坐標的數(shù)值為： (Ls/Vs)(ρ L/ρ v)= 參考有關(guān)資料，根據(jù)塔板間距與塔徑的關(guān)系 塔板間距與塔徑的關(guān)系 塔 徑 /D， m ～ ～ ～ ～ ～ 板間距 /HT， mm 200～ 300 250～ 350 300～ 450 350～ 600 400～ 600 初選板間距 TH =, 取板上液層高度 h1=， 故分離空間 HTh1== 根據(jù)以上數(shù)值，由史密斯關(guān)聯(lián)圖查得， C20= 由公式 C= 20C20???????校正得 C= Umax=CLVV???? = [()/] =取安全系數(shù) ，則 u= maxu =6 萬噸 /年 甲醇 水 溶液 浮閥 精餾塔設(shè)計 書 20 故 D=4sVu?=[(4 )/( )]= 所以圓整取 D= ∴塔截面積： AT= 2πD41 = m2 空塔氣速 u= VS / AT = m/s 單溢流又稱直徑流，液體自液盤橫向流過塔板至溢流堰，流體流徑較大，塔板效率高，塔板結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，直徑小于 。 s ∴μ L,m提 =(+)/2= s ∴μ L,m精 =(+)/2= s ∴μ L,D= + = ∵（ )/()=()/() ∴ tD=℃ ∵ ()/()=(tw100)/() ∴ tw=℃ ∵ ()/()=()/() ∴ tf=℃ 1）精餾段 ： 塔頂溫度 tD=℃ , tf=℃ , ∴ t 精 =(tD+tf)/2=℃ 2）提餾段 : t 提 =(tw+tf)/2 =(+)/2=℃ 3) 平均溫度 =(tD+tw)/2=(+)/2=℃ 1）精餾塔的汽、液相負荷 : L=RD= = kmol/h V=(R+1)D=(+1) = kmol/h V’ =V= kmol/h L’ =L+F= kmol/h+382 kmol/h=2）塔頂平均分子量 : X1=, Y1= 6 萬噸 /年 甲醇 水 溶液 浮閥 精餾塔設(shè)計 書 15 MVDM= 32+() 18=MLDM= 32+() 18=3) 加料板上一塊塔板平均摩爾質(zhì)量： X5=, Y5= MVFM= 32+() 18= g/mol MLFM = 32+() 18= g/mol 4） 加料板平均分子量： Xf= , yf= MVFM= 32+() 18= g/mol MLFM= 32+() 18= g/mol 5）塔底平均分子量： xw=, yw= MVWM= 32+() 18=MLWM= 32+() 18=∴精餾段平均摩爾質(zhì)量： MVm=(MVDm+MVFm)/2=(+)/2=MLm=(MLDm+MLFm)/2 =(+)/2= 提餾段平均摩爾質(zhì)量： MVm=(MVDm+MVFm)/2=(+)/2=MLm=(MLDm+MLFm)/2 =(+)/2= : 精餾段：ρ V,M=P MVM/RT 精 = [ (+)]=提餾段：ρ V,M’ =P’ MVM’ /RT 提 = [ (+)]= 表 1 甲醇和水不同溫度下的密度 溫度 /℃ 60 70 80 90 100 ρ（甲醇） 751 743 734 725 716 ρ（水） 6 萬噸 /年 甲醇 水 溶液 浮閥 精餾塔設(shè)計 書 16 已知： 混合液密度 : 1 ABL A Baa? ? ??? 甲醇與水在對應(yīng)溫度下的密度： 溫度℃ 甲醇 3kgm 水 3kgm 1． 精餾段 ①塔頂： tD=℃ XD= ∵ 1/ρ LD,M=WA/ρ LA+WB/ρ LB 其中 WAD==, WBD=,ρ LA=,ρ LB=∴ρ LD,M=②進料板上： tf=℃ ,Xf=, ρ LA=, ρ LB=∵ WAf= 又∵ 1/ρ LF,M=+()/ ∴ρ LF,M=精餾段平均液相密度： ρ L,M精 =(+)/2=2． 提餾段： 塔底： tw=℃， Xw=, ∵ 1/ρ LW,M=WA/ρ LA+WB/ρ LB 其中 WAW= ,WBW= ρ LA=∴ρ LW,M=∴提餾段平均液相密度ρ L,M =(+)/2= 6 萬噸 /年 甲醇 水 溶液 浮閥 精餾塔設(shè)計 書 17 表 2 甲醇和水不同溫度下的表面張力 溫度 /℃ 60 70 80 90 100 б（甲醇） б（水） ∵б m=∑ xiб i， 故甲醇與水在對應(yīng)溫度下的表面張力： 溫度℃ 甲醇 mN/m 水 mN/m 1． 精餾段 ①塔頂： tD=℃ xD= б 水 =, б 甲醇 =б m,D= +() =②進料板上： tf=℃ ,Xf=, б 水 =, б 甲醇 =б m,F= + =∴ б m,精 =(+)/2=2． 提餾段 塔底： tw=℃ , Xw= б 水 =, б 甲醇 =б m,W= + =∴б m,提 =(+)/2= L,m 表 3 甲醇和水不同溫度下的粘度 6 萬噸 /年 甲醇 水 溶液 浮閥 精餾塔設(shè)計 書 18 溫度 /℃ 60 70 80 90 100 μ（ 甲醇） μ（水） 采用插值法，故甲醇與水在對應(yīng)溫度下的粘度為： 溫度℃ 甲醇 mPa ?? = 組分 分子式 分子量 沸點 熔點 水 H2O 甲醇 CH3OH 6 萬噸 /年 甲醇 水 溶液 浮閥 精餾塔設(shè)計 書 12 精餾段理論板數(shù)： 平衡線方程為： y= α x1+(α 1)x =(1+) 精餾段操作方程： y= RR+1 x + XD R+1 =+ 由上而下逐板計算，自 X0= Xi首次超過 Xq = 操作線上的點 平衡線上的點 （ X0=,Y1=） (X1=, Y1=) （ X1=,Y2=） （ X2=,Y2=） （ X2=,Y3=） （ X3=,Y1=） （ X3=,Y4=） （ X4=,Y4=） （ X4=,Y5=） （ X5=,Y5=） 因為 X5時首次出現(xiàn) Xi Xq 故第 5塊理論版為加料版，精餾段共有 4塊理論板。塔釜采用間接蒸汽再沸器供熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入貯槽。采用重力回流可節(jié)省一臺回流泵，節(jié)省設(shè)備費用，但用泵強制回流，便于控制回流比。 即： R= Rmin 塔釜加熱方式： 塔釜可采用間接蒸汽加熱或直接蒸汽加熱。綜合考慮各方面因素，決定采用泡點進料，即 q=1 。原則上，在供熱一定 的情況下，熱量應(yīng)盡可能由塔底輸入，使產(chǎn)生的氣相回流在全塔發(fā)揮作用，即宜冷也進料。這類溶液在常壓下又是液態(tài)，塔頂蒸氣又可以用普通冷卻水冷凝，因而也不需采用加壓蒸餾。降低操作壓力，組分的相對揮發(fā)度增加，有利于分離。確定操作壓力時主要是根據(jù)處理物料的性質(zhì)，技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟上的合理性來考慮的。 近幾十年來，人們對浮閥塔的研究越來越深入，生產(chǎn)經(jīng)驗越來越豐富，積累的設(shè)計數(shù)據(jù)比較完整，因此設(shè)計浮閥塔比較合適。 4．氣體壓降及液面落差小，因氣液流過浮閥塔板時阻力較小，使氣體壓降及液面落差比泡罩塔小。在各種塔型中，當前應(yīng)用最廣泛的是篩板塔和浮閥塔。 關(guān)鍵詞 ： 精餾 ；甲醇 水體系；浮閥塔 60000 tons/year methanol aqueous solution float valve column design Abstract In the chemical,petroleum,pharmaceutical,food and other production,often need a liquid mixture separation to achieve purification or recycled useful ponents purpose,and the distillation is one of the with the development of chemical industry,distillation technology,equipment and theory also the distillation operation was borrowed between each position of volatile differences and to achieve the purpose of the operation of gas part of multiple condensing or liquid part gasification called ,grasps the gasliquid balance relationship,familiar with all kinds of tower operation characteristics of selection,design and analysis of various parameters separation process is very important. Keywords ： distillation； The methanol water system； Float valve tower 6 萬噸 /年 甲醇 水 溶液 浮閥 精餾塔設(shè)計 書 6 前 言 化學工業(yè)中塔設(shè)備是化工單元操作中重要的設(shè)備之一，化學工業(yè) 和石油工業(yè)中廣泛應(yīng)用的諸如吸收、解吸、精餾、萃取、增濕、減濕等單元操作中，精餾操作是最基本的單元操作之一，它是根據(jù)混合液中各組