【正文】 ： mHH LT ???? 氣液動能參數(shù)： 1 . 6 0 7 8 6 2 . 2 5 0 . 0 2 3 41 1 8 3 . 8 1 2 . 8 9 8S LSVLV ?? ? ? ? 17 圖 5 史密斯關聯(lián)圖 表面張力： ?C ,因為 20 )206(CC ?,需先求平均表面張力 表 12 水和乙醇的表面張力 溫度 ℃ 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 水的表面張力 mN 71 66 60 乙醇的表面張力 18 根據(jù)上圖使用內(nèi)插法得： 塔頂： mN /?乙醇? mN /?水? 塔頂平均表面張力： 0. 82 64 17 .3 ( 1 0. 82 64 ) 62 .9 9 25 .2 32 /mD m N m? ? ? ? ? ? ? 進料板 m/ N?乙醇? mN /?水? 進料板的平均表面張力： 0. 10 46 16 .7 8 ( 1 0. 10 46 ) 61 .7 6 57 .0 55 /mF m N m? ? ? ? ? ? ? 塔底 mN /?乙醇? m/ N?水? 塔底的平均表面張力： m 0. 00 11 75 15 .2 7 ( 1 0. 00 11 75 ) 58 .5 2 58 .4 69 / mw mN? ? ? ? ? ? ? 精餾段液體平均表面張力：1 2 5 . 2 3 2 5 7 . 0 5 5 4 1 . 1 4 4 /2m m N m? ??? 提餾段液體平均表面張力：2 5 7 . 0 5 5 5 8 . 4 6 9 5 7 . 7 6 2 /2m m N m? ??? 全塔液相平均表面張力： 2 5 . 2 3 2 5 7 . 0 5 5 5 8 . 4 6 9 4 6 . 9 1 9 /3m m N m? ?? 18 0 8 1 )0 4 4 ( )6( ??? CC m a x 8 6 2 . 2 5 1 . 6 0 70 . 0 8 1 1 1 . 8 7 7 /1 . 6 0 7LVVu C m s???? ?? ? ? ? 取空塔速率為最大允許速率的 倍，則空塔速率為： 0 .7 1 .8 7 7 1 .3 1 4 /u m s? ? ? 則塔徑為： 4 4 0 . 7 0 2 5 0 . 8 2 53 . 1 4 1 . 3 1 4gVDmu? ?? ? ?? 根據(jù)標準塔徑圓整為： mmmD 10001 ?? 此時，精餾塔的上升蒸汽速度為： smDVU sjj /7 5 3 7 22 ???? ? 提餾段的上升蒸汽速度為： smDVU sTi / 22 ????? ? 安全系數(shù)： a x ??UU j a x ??UU T maxUUT 和maxUUj 均在 之間，符合要求。 一般取安定區(qū)寬度 WS =（ 50100） mm，一般取邊緣區(qū)寬度 WC =（ 3050） mm 圖 7 塔盤布置圖 開孔面積計算 已知 mWd ? ，近取無效邊緣區(qū)寬度 mWc ? ，泡沫區(qū)寬度 mWS ? 閥孔總面積可由下式得： ?????? ??? ? )a r c s in (1802 222 rxrxrxA a ? （ 117） mWWDx ds )(21)(2 ??????? ????? CWDr 所以 2222 ) r c s i n ( mA a ??????? ?????? ? WC WD WS lW r x 22 篩板的篩孔和開孔率 因乙醇 水組分無腐蝕性，可選用 mm3?? 的碳鋼板，取篩孔直徑 mmdo 5? 篩孔按正三角排列： 圖 8 篩孔的排列方式 孔中心距 mmdt o 15533 ???? 篩孔數(shù)目： 2 6 9 6 9 1152 1 5 8 0 0 01 1 5 8 0 0 0 ????? t An a個 開孔率： %)515()(12222?????dttdn o?? (在 515%范圍內(nèi) ) 氣體通過篩孔的氣速為： aSo AVu ?? （ 118） 則精餾段： smuoJ / 2 0 0 5 7 ??? 提餾段： smuot / 2 0 0 8 2 ??? 塔板流體力學校核 塔板阻力 塔板阻力 hf 包括 以下幾部分 : （ a）干板阻力 hd — 氣體通過板上孔的阻力（無液體時）； （ b）液層阻力 hl — 氣體通過液層阻力； （ c）克服液體表面張力阻力 hσ— 孔口處表面張力 氣體通過塔板的壓力降（單板壓降） ?hhhh lcp ??? （ 119） ph 氣體通過每層塔板壓降相當?shù)囊褐叨? d0 t 23 ch 氣體通過篩板的干板壓降 lh 氣體通過板上液層的阻力 ?h 克服液體表面張力的阻力 干板阻力 ch 干板壓降 ch ，由此公式計算：LVooc Cuh ??2)(? （ 120） 根據(jù) ???d 查干篩孔的流量系數(shù)圖 圖 9 塔板孔流系數(shù)圖 得 ?oC 精餾段： mhc 0 5 0 ) (0 5 2 ????液柱 提餾段： mhc 0 9 2 ) (0 5 2, ????液柱 板上充氣液層阻力 lh 板上液層阻力 lh 用此的公式計算： )( owwLl hHhh ??? ?? （ 121） Lh 板上清液層高度 ? 反應板上液層充氣程度的因數(shù)（充氣因數(shù)） 降液管橫截面積 mAf ? ，塔橫截面積 222 mDAT ???? ? C0 24 精餾段： smAA VU fT S / ????? 動能因子： ???? VuaF a ? 查充氣系數(shù) ? 與 aF 的關聯(lián)圖可得 ?? 則 mhh Ll 0 3 ???? ? 提餾段： , ????? fT Sa AA VU 動能因子： , ???? VaF a ?? 查充氣系數(shù) ? 與 aF 的關聯(lián)圖 可得 ?? 則 0 3 3 , ???? ll hh ? 由表面張力引起的阻力 ?h 液體表面張力的阻力計算公式 ：oLgdh ??? 4? （ 122） 精餾段： mh 0 0 4 1 3 ??? ??? ?? 提餾段： mh 0 0 5 0 0 2 4 3, ??? ??? ?? 綜上，故精餾段 mh p ???? 液柱 壓降 akpghP 9 8 0 0 ?????? ? 提餾段 mh p ???? 液柱 壓降 akpghp , ?????? ? 說明：（ 1）若塔板阻力過大，可增加開孔率或 降低堰高。 25 液沫夾帶量校核 板上液體被上升氣體帶入上一層塔板的現(xiàn)象，叫做液沫夾帶。 塔板性能負荷圖 在確定了塔板的工藝尺寸，又按前述各款進行了流體力學驗算之后，便可確認所設計的塔板能在任務規(guī)定的氣液負荷下正常操作。39。 ( ) ( )( ) 8 6 2 .2 5( 0 .0 0 5 2 6 9 2 0 .7 8 ) 0 .1 6 24o o Lpva A C p ?? ? ? ?? ? ? 39。 取冷卻水的進口溫度為 32℃ ，出口溫度為 38℃ ，則換熱平均溫 差 ?tm =℃ ，取換熱系數(shù) K = 350 w/m2℃ ，則所需換熱面積： S = 105103 / (3600350) = m2 選擇型號：標準系列 JB114573 Fg20（單程） 塔底再沸器 熱負荷 QB = (R+1)DMBrB = 106 kJ/h。選擇常壓 20m/s ???? = √4??????????= √ 420= ??= ???? 根據(jù)國標管徑規(guī)格向上圓整 ，塔頂汽相管徑 dp=150mm， 塔頂汽相管型號選擇 DN150 回流液管徑 dR 回流量前已算出，自回流的流速范圍為 ~；若用泵輸送回流液，流速 uR可取 1~ m/s。此工藝采用常壓，流速 uv’可取 10m/s ????′ = √4??????????′= √ 410= ??= ???? 根據(jù)國標管徑規(guī)格向上圓整， 再沸器返塔蒸汽管徑 dv’=125mm， 再沸器返塔蒸汽管 型號選擇DN125 表 16 精餾塔配管尺寸 管類 管徑 /mm 管型號 塔頂汽相管 DN150 回流液管 DN40 加料管 DN20 釜液排出管 DN80 再沸器返塔蒸汽管 DN125 34 精餾塔工藝尺寸 圖 14 精餾塔工藝尺寸圖 35 七、塔板結構設計結果 表 17 塔板結構設計結果匯總 項目 數(shù)值或說明 備注 塔徑 /mm 1000 塔板數(shù) /塊 32 板間距 /mm 350 塔板類型 單溢流型 溢流堰類型 平直堰 堰長 /mm 650 堰高 /mm 17 降液管底隙高度 /mm 2 篩孔個數(shù) /個 2692 孔速 /m/s 精餾段 提餾段 開孔率 /% 板壓降 /mmH2O 精餾段 提餾段 134 降液管內(nèi)液體停留時間 /s 精餾段 提餾段 降液管內(nèi)液體清液層高度 /mm 泛點率 /% 操作彈性 3 八、符號說明 F：進料量（ kmol/h） D：塔頂產(chǎn)品流量（ kmol/h） W：塔底殘液流量（ kmol/h） xF：原料組成（摩爾分數(shù)） xD：塔頂組成（摩爾分數(shù)） xW：塔底組成（摩爾分數(shù)） MF：原料液的平均摩爾質量（ kg/kmol） MD：餾出液的平均摩爾質量（ kg/kmol） MW：塔釜殘液的平均摩爾量（ kg/kmol） Rmin：最小回流比 Nmin：最小理論板數(shù) R：最適回流比 NP：塔板數(shù) Mvm：氣相平均摩爾質量（ kg/kmol） ρvm: 氣相平均密度（ kg/ m3） VS：塔的平均蒸汽流量（ m3/h） LS：塔的平均液相流量（ m3/h） σmD：塔頂平均表面張力（ mN/m） σmF：進料板平均表面張力（ mN/m） σmW：塔低平均表面張力（ mN/m） D：塔徑（ m） u：空塔速率為（ m/s） HT：板間距（ m） HP：塔頂空間（ m） HW：塔底空間（ m） HF：進料板高度（ m） WD：弓形溢流管寬度（ m） Af：弓形降液管面積（ m2） hOW：堰上液流高度（ mm） hW：堰高度（ mm） LW：堰長（ mm） hO：降液管底部離塔板距離（ mm） uO：氣體通過篩孔的氣速（ m/s） hp:氣體通過每層塔板壓降相當?shù)囊褐叨?mmH2O) hc:氣體通過篩板的干板壓降 (mmH2O) hi:氣體通過板上液層的阻力 (mmH2O) hσ:克服液體表面張力的阻力 (mmH2O) 36 九、結束語 課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識 ， 發(fā)現(xiàn) ， 提出 ， 分析和解決實際問題 ， 鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié) ， 是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程 。 。在化工廠、石油化工廠、煉油廠等中 ， 塔設備的性能對于整個裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質量、生產(chǎn)能力和消耗定額 ， 以及三廢處理和環(huán)境保護等各方面都有重大影響。料液選擇由泵輸送，流速 uF取 ???? =?? ??????????????? = = ??3/? ???? = √4??????????=√ 4= ??= 根據(jù)國標管徑規(guī)格向上圓整， 加料管徑 dF =20mm， 加料管 型號選擇 DN20 釜液排出管徑 dw 塔釜液出塔的流速 uw可取 ～ 。h 22 ???? ow ahlc 2233 333 6 0 0 3 6 0 039。39。這個范圍通常以塔板負荷性能圖的形式表示。 嚴重漏液校核 漏液驗算，根據(jù)公式： g LhhC Loow ? ?? ? )( ??? （ 124） 穩(wěn)定系數(shù)： ???owoK ?? o? 篩孔氣速 ow? 漏液點氣速