【正文】 ???? ????????? ?? 浮閥排列方式采用等腰三角形叉排。3 6 0 00LV,0 q ??? ??? ? ?mmhh W ????? 故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。在圖中橫坐標(biāo)為 K 處向上做垂線，與圖中的兩條曲線各得一交點(diǎn)，由這兩點(diǎn)分別作水平線與縱軸分別交于兩點(diǎn) I 和 J， I=Wd/D， J=Af/AT,AT 為塔截面積。V, 42 36 0001 VLq ?? 取板間距 HT=，板上液層高度 hL=，則 HThL== 圖 3 史密斯關(guān)聯(lián)圖 查圖三得精餾段： C20= 提餾段 :C20= 精餾段負(fù)荷系數(shù) C（精） ????????? ?????????? ? LmCC ? 17 smCVVL / m a x ?????? ? ?? 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 u=== m/s 提餾段負(fù)荷系數(shù) C（提） 103 5 6 2 39。 計(jì)算得 LFm? =0. 233228 smPa? 精餾段液相平均黏度為 Lm? =（ +） /2= smPa? 同理提鎦段液相平均黏度為 smPa? 表 7 液相平均粘度計(jì)算結(jié)果表 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 1. 塔徑的計(jì)算 （ 1）最大空塔氣速和空塔氣速 最大空塔氣速 VVLC ? ?? ??m axu 空 塔氣速 m a x)~( uu? 精餾段的氣、液相體積流率為 sMqq VmVmVnVV /m 3, ????? ? sMqq LmLmLnLV / 44 5m 3, ?? ??? ? 提餾段的氣、液相體積流率為 № xA xB 平均黏度 塔頂 進(jìn)料板 塔底 16 sMqq VmVmVnVV /m 00 0039。s， ?B? 39。 tb =℃ tF =45℃ 查參考書(shū)的定性溫度 ℃ 下 CpA=(Kg.℃ ) CpB= (Kg.℃ ) ?rA 230 KJ/Kg ?rB 220KJ/Kg 8 CxCxpBFpAF ????? )1(C PL=? +? = KJ/(Kg.℃ ) )1(r xrxrFBFA ?? ???=? 230+? 220 =226KJ/Kg r ttChH hhhHhH hHq FbPLLV FLLVLV FV )(1 ???? ??????? 226 )( ???? = 因此， q 線方程為： ???????? xqqqxy x F 6001001?? x 因?yàn)?q 線方程斜率較大，所以近似處理為 x=，即泡點(diǎn)進(jìn)料（ q=1）。 設(shè)計(jì)任務(wù)和條件 （ 1）處理含正戊 烷（ A） 60%（摩爾分?jǐn)?shù)，下同）的正戊烷 — 正己烷混合液，得到產(chǎn)品正己烷 萬(wàn)噸 /年。 （ 3） 低的液體負(fù)荷，一般不宜采用填料塔。可選用泡罩塔、浮閥塔、柵板塔、舌形塔和孔徑較大的篩板塔等。因?yàn)樘盍夏苁古菽屏?，在板式塔中則易引起液泛。因?yàn)樗P(pán)上沒(méi)有復(fù)雜的障礙物，所以液面落差小，塔盤(pán)上的氣流比較均勻。 （ 3）填料：瓷、鋼、鋁、石墨、尼龍、聚丙烯塑料。 2 對(duì)塔設(shè)備的要求 （ 1） 滿(mǎn)足工藝要求（ p 、 t 、 耐腐） （ 2） 生產(chǎn)能力大即氣液處理量大 （ 3） 壓力降小即流體阻力小 （ 4） 操作穩(wěn)定，操作彈性大 （ 5） 效率高，即氣液兩相充分接觸，相際間傳熱面積大 （ 6） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、省材，制造、安裝方便，設(shè)備成本低 （ 7）操作、維修方便 （ 8）耐腐蝕，不易堵塞 塔設(shè)備的發(fā)展及現(xiàn)狀 在化工、煉油和石油化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中 ， 塔設(shè)備作為分離過(guò)程工藝設(shè)備 ， 在蒸餾、精餾、萃取、吸收和解吸等傳質(zhì)單元操作中有著重要的地位。 填料塔的結(jié)構(gòu)：塔體為圓筒形 ， 里面填充一定高度的填料 ， 填料的下方有支承板 ，上方為填料壓網(wǎng)及液體分布裝置 。 操作時(shí) ， 液體經(jīng)塔頂?shù)囊后w分布器分散后沿填料表面流下而潤(rùn)濕填料 ， 氣體用機(jī)械輸送設(shè)備從塔底進(jìn)入 ， 在壓強(qiáng)差推動(dòng)下 ， 通過(guò)填料間的空隙與液體逆向接觸 ， 在填料表面進(jìn)行傳質(zhì) ， 氣液兩相的組成沿塔高連續(xù)地變 。據(jù)統(tǒng)計(jì) ， 在整個(gè)化工工藝設(shè)備總投資中塔設(shè)備所占的比重 ， 在化肥廠中約為 21%， 石油煉廠中約為 20 一25%， 石油化工廠中約占 10。 （ 4）裙座：一般為炭鋼。（ 4）壓降較低，因?yàn)闅怏w通道比泡罩塔簡(jiǎn)單得多，因此可用于減壓蒸餾。 （ 2） 具有腐蝕性的介質(zhì)，可選用填料塔。不宜使用填料。因?yàn)樘盍纤?求一定量的噴淋密度，但網(wǎng)體填料能用于低液體負(fù)荷的場(chǎng)合。 （ 2）塔頂正戊烷濃度不低于 95% （ 3）塔底產(chǎn)品含正己烷（ B）濃度： 95% （ 4）操作條件： 5 精餾塔的塔頂壓力 4 kPa（表壓） 進(jìn)料狀態(tài) 45℃ 回流比 2Rmin 全塔效率 52％ 單板壓降 不大于 （表壓） （ 5）設(shè)備形式 浮閥塔 （ 6）設(shè)備工作日 300 天（每天工作 24 小時(shí)） （ 7）當(dāng)?shù)卮髿鈮? （表壓） （ 8）廠 址 新 鄉(xiāng) 設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)方案的確定 本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離正戊烷 — 正己烷混合物。 （ 3）求最小回流比及操作回流比 采用作圖法求最小回流比，過(guò)點(diǎn)（ ， 0）作垂線，該線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為xq=， yq=。 ??= ?? 23 23 28 ,x , ?x （ 6）圖解法求理論板層數(shù) 采用圖解法 求理論板層數(shù)，如圖 1 所示。s。 339。20 ????????? ?????????? ?LmCC ? smVVC L /,39。 I、 J 為由橫坐標(biāo) K 值在圖中查得的縱坐標(biāo) 值， TA 為塔截面積（ 2m ）， f A 為降液管面積（ 2m ）， dW 為降液管寬（ m ）。 提餾段 取 smu /139。取同一橫排的孔心距 t=75mm=，則可按下式估 算排間距 39。202039。? 以等腰三角形叉排方式作圖，根據(jù)圖五得閥數(shù) N=18 按 N=184 重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因數(shù)： smd/4220vv,0 Nqu ????? ??，， uF ???? ? ， 閥孔動(dòng)能因數(shù)變化不大，仍在 912 范圍內(nèi)。,dh ??????? ????????????， （ 3）板上液層高度 ① 精餾段 取 mhL ? 因此 mhhhH dLpd 1 5 7 1 8 8 8 ??????? 取 ?? mHT ? mhW ? 則 ? ? ? ? mhH wT 2 4 1 3 3 2 ?????? 27 可見(jiàn) ? ?wTd hHH ?? ? ，符合防止淹塔的要求。,1??????????????bLLVLVVAKZqqF，，??? 又按式 %1 0 039。 按泛點(diǎn)率 =80%計(jì)算如下 9 2 ,??????? LVVV qq 整理得 ,VV, ?? LVqq 或 LVVV qq , ?? ………………………… (1) 30 霧沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個(gè) LVq, 值，依上式算出相應(yīng)的 VVq, 值列于下表 11 中 表 11 霧沫夾帶線數(shù)據(jù) qV,L(m3/s) qV,V(m3/s) ② 提餾段 按式 %10039。, 39。39。,39。 W LVWW LVLVwT lqEhhlqguhH ????物系一定，塔板結(jié)構(gòu)尺寸一定，則，則 TH 、 hw， 、 h0， 、 ?，v、 39。,239。 以 s5?? 作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，則 ? ? smHAq TLV /014 3fm a x, ???? … ...……… ..……… .. (3) ② 提餾段 液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時(shí)間不低于 s5~3 。,39。, ???? ……………………(3) , 漏液線 對(duì)于 F1 型重閥，依 500 ?? VuF ? 計(jì)算，則Vu ?50? ① 精餾段 020, 4 Nudq VV ??，即 VVVNdq ?? 54 20, ? 式中 0d 、 N 、 V? 均為已知數(shù)，故可由此求出氣相負(fù)荷 VVq, 的下限值，據(jù)此作出與液相流量無(wú)關(guān)的水平漏液線。 以 50?F 作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則 ? ? smFNdNudq VV / 39。 ? ? 0 0 39。, ? 氣相負(fù)荷下限 ? ? smq VV /39。 (4)選 K 值，估算傳熱面積 參照 《 化工原理 》 [6]附錄，取 K=520W/(m2?℃ ) 則 S=Q/K tm?= m10 25 ?? ? (5)初選換熱器型號(hào) 由于兩流體溫度差較小，可選用固定管板式換熱器。主要參數(shù)如下： 外殼直徑 500 mm 公稱(chēng)壓力 公稱(chēng)面積 m 2 管子尺寸 Φ25mm? 2mm 管子數(shù) 164 管長(zhǎng) 4500 mm 管中心距 32mm 管程數(shù) Np 2 管子排列方式 正三角形 管程流通面積 實(shí)際換熱面積 S0= ?）（ d0? 164 ）（ 2 ???? m2= m2 39 采用此換熱面積的換熱器，要求過(guò)程的總傳熱系數(shù)為 K0=Q/ (So* tm?)= 02 4 59 0 4 0 ??W/(m2?℃ ) （四）核算壓力降 （ 1）計(jì)算管程壓降 ? ? spti NNFpΔpΔpΔ 21 ??? （ tF 結(jié)垢校正系數(shù)， N 管程數(shù)， sN 殼程數(shù)） 對(duì) mm5225 .φ ? 的管子有 1,2, ??? spt NNF 且 取碳鋼的管壁粗糙度為 ，則 0 0 ??d? ， ,i ??? Aiccm? = 10R 4iei ?????? ? ? ciud (湍流 ) 由 ? — Re 關(guān)系圖中查得 ? = 552 53 221 ??????? ii udLp ?? 222 ??????? iup ? ? ? ? ? ???????????? spti NNFppp PaK10? 故 , 管程壓降在允許范圍之內(nèi)。, ? 操作彈 = ? 圖 7 精餾段塔板負(fù)荷性能圖 圖 8 提餾段塔板負(fù)荷性能 36 塔板工藝設(shè)計(jì)結(jié)果表 表 15 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 序號(hào) 項(xiàng) 目 單 位 計(jì)算結(jié)果 精餾段 提餾段 1 平均溫度 ℃ 2 平均壓力 Kpa 3 平均流量 流 量 氣相 m3/s 4 液相 m3/s 5 理論塔板數(shù) 塊 3 5 實(shí)際塔板數(shù) 塊 6 10 6 塔的有效高度 m 7 塔徑 m 8 板間距 m 9 降液管形式 弓形 弓形 10 空塔氣速 m/s 11 溢流 裝置 溢流管形式 單溢流 單溢流 12 溢流堰長(zhǎng)度 m 13 溢流堰高度 m 14 板上液層高度