【文章內(nèi)容簡介】 / D= ,查得 dWD =, fTAA = ∴ Wd= 1=, Af= = ④降液管底隙高度 23 降液管底隙高度是指降液管下端與塔板間的距離，以 oh 表示。降液管底隙高度應(yīng)低于出口堰高度 Wh ， (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。本次設(shè)計中取 22mm。 hwho= 22 = mm 6 mm 故降液管底隙高度設(shè)計合理。 取安定區(qū)寬度 sW =， 邊緣區(qū)寬度取 cW = 弓形降液管寬度 Wd= 采用 F1型重閥，孔徑為 39mm。 取閥孔動能因子 FO= ① 孔速 uo= ,VmF??=()= m/s ② 浮閥數(shù) ： n=24sVdu?? =（ 1/4 ） ==108(個 ) ③ 有效傳質(zhì)區(qū) ： 根據(jù)公式： 2 2 2 12 s i n180axA x R x R R? ???? ? ????? 其中 ： R= 2 cD W? = 24 x= ()2 dD W Ws??= ∴ 2 2 2 12 s i n180axA x R x R R? ???? ? ?????= ④ 塔板的布置 因 D800mm 故塔板采用分塊式，查表的塔塊分為 3塊，采用等腰三角形叉排。浮閥塔篩孔直徑取 d=39mm,閥孔按等腰三角形排列。 ⑤閥 孔的排列 ： 第一排閥孔中心距 t為 75mm，各排閥孔中心線間的距離 t’ 可取65mm,80mm,100mm. 經(jīng)過精確繪圖，得知，當(dāng) t’ =65mm 時，閥孔數(shù) N 實際 =98 個 按 N=85 重新核算孔速及閥孔動能因數(shù)： 孔速 u0= VS/（π 1/4 d2 N） = m/s 25 F0=uo (ρ V,M) = 閥孔動能因數(shù)變化不大，仍在 9～ 12范圍內(nèi)。 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 =98 個 ∴ 則每層板上的開孔面積 AO =A a φ = %= 4）塔板流體力學(xué)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/） =∴ 2Vc Luh g???? = （ 2 ） = ② 液層阻力 充氣系數(shù) ?? =,有 : h1’ = ?? h1=0. 06= 26 ③ 液體表面張力所造成阻力 , 此項可以忽略不計。 故氣體流經(jīng)一層浮閥塔塔板的壓力降的液柱高度為： hp=+= ∴ 常板壓降 p p LP h g??? = = 640Pa, 符合設(shè)計要求。 b. 液泛的校核 為了防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管高度應(yīng)大于管內(nèi)泡沫層高度。 即： Hd≤ψ（ HT+hW） Hd=hw+how+hd+hp+△ hd=(LS/(lwho))2 甲醇 水屬于一般物系，ψ取 對于浮閥塔△≈ 0 則 Hd=hw+how+hd+hp+△ =++(())2+= ψ（ HT+hW） =(+)= 因 ， 故本設(shè)計中不會出現(xiàn)液泛 為使液體夾帶的氣泡得以分離，液體在降液管內(nèi)應(yīng)有足夠的停留時間。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。 ∵ lW / D= ,查得 dWD =,fTAA= ∴ Wd= 1=, Af= = 27 停留時間 θ=A fHT/LS=5s ∴符合要求 d．霧沫夾帶 泛點率 = 6Vs s LLVFbV L lK C A??? ??? 100% lL=D2Wd=12? = Ab=AT2Af=? = 式中 : lL—— 板上液體流經(jīng)長度， m。 Ab—— 板上液流面積， m2 ； CF—— 泛點負(fù)荷系數(shù)， 由圖查得泛點負(fù)荷系數(shù) 取 K—— 特性系數(shù)， 查下表， 取 . 物性系數(shù) K 系統(tǒng) 物性系數(shù) K 無泡沫，正常系統(tǒng) 氟化物（如 BF3，氟里昂） 中等發(fā)泡系統(tǒng)（如油吸收塔、胺及乙二醇再生塔） 多泡沫系統(tǒng)（如胺及乙二胺吸收塔） 嚴(yán)重發(fā)泡系統(tǒng)（如甲乙酮裝置） 形成穩(wěn)定泡沫的系統(tǒng)（如堿再生塔） 28 由上代入數(shù)據(jù)得：泛點率 =% ∵對于大塔，為避免過量霧沫 夾帶，應(yīng)控制泛點率不超過 80%。計算出的泛點率在 80%以下，故可知霧沫夾帶量能夠滿足 ev 液 /kg(干氣 )的要求。 e. 漏液驗算 55m i n,000???? ?VuFF?因數(shù)對于浮閥塔，閥孔動能 smuV/ 55m i n,0 ??? ? smnduV s /5 3 1 3 8 9 3220m i n,0m i n, ????????? ?? m3/sVs= m3/s,可 見不會產(chǎn)生過量漏液。 4) 塔板負(fù)荷性能圖及操作彈性 ①液相下限線 因堰上液層厚度 how為最小值時，對應(yīng)的液相流量為最小。 29 設(shè) how,小 = LW= 推出 LS= m3/s ②液相上限線 當(dāng)停留時間取最小時， LS為最大，求出上限液體流量 值（常數(shù)），在 — 圖上，液相負(fù)荷上限線為與氣體流量 無關(guān)的豎直線。 以 作為液體在降液管中停留時間的下限 ， 因 Af= ， HT= ∵ θ=A fHT/LS 則 LS,大 = / 5=③漏液線 5 5m i n,00 0???? ?VuF F? 因數(shù)對于浮閥塔，閥孔動能 smuV/88 55m i n,0 ??? ? smnduV s /5 3 1 3 8 9 3220m i n,0m i n, ????????? ?? 據(jù)此可作出與液體流量無關(guān)的水平漏液線。 ④霧沫夾帶線 6Vs s LLVFbV L lKC A????? 根據(jù)經(jīng)驗值，因該塔徑 控制其泛 點率為 80% 代入上式 ∵ lL=D2Wd=12? = Ab=AT2Af=? = 30 K物性系數(shù)查表得 K=1, CF泛點負(fù)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)的值列于下表中。 ls vs ⑤液泛線 為了防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管高度應(yīng)大于管內(nèi)泡沫層高度。 聯(lián)立以下三式： 由上式確定液泛線。忽略式中 項，將以下五式代入上式， 31 得到： 因物系一定，塔板結(jié)構(gòu)尺寸一定，則 、 、 、 、 、 、 及φ等均為定值，而 與 又有如下關(guān)系，即： 式中閥孔數(shù) N與孔徑 亦為定值。因此，可將上式簡化成 與 的如下關(guān)系式： 其中 ： ?????????????????????????????? 3232025)3600()1()()1()(wwwTVlEdhlchHbnLβρρ??? ?? .50取? 帶入數(shù)據(jù)： ???????????dcba 由 222 3aV s b cLs dL s? ? ? 得 3222 3 0 0 9 3 4 51 5 1 9 2 9 2 sss LLV ????? 32 LS vs ⑥操作負(fù)荷線 由以上各線的方程式，可畫出圖塔的操作性能負(fù)荷圖。 根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷，可知操作點 P(， )在正常的操作范圍內(nèi)。過圓點連接 OP作出操作線 . 由塔板負(fù)荷性能圖可以看出： （ 1）在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點 P（設(shè)計點），處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。 （ 2）塔板的氣相負(fù)荷 上限完全由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制。 （ 3）操作彈性 Vmax=, Vmin= 操作彈性 =Vmax/ Vmin =3 ∴此設(shè)計符合要求。 33 精餾段負(fù)荷性能圖012340 lsvs操作線液相上限線漏液線液相下限線液泛線霧沫夾帶 1) 提餾段汽、液相體積流率為： LS’ = m3/s VS’ = 2)塔徑的計算 取塔板間距 HT =，板上液層高度 h1=，那么分離空間： HT – h1 = = 功能參數(shù)： 39。39。39。39。 )(??VLSSVL = 34 從史密斯關(guān)聯(lián)圖查得： 39。20C = 由公式 C= 20C20???????校正得 C= 39。39。39。39。2039。m a x39。)20( ? ???VVLcu ??=取安全 系數(shù) ，則 u’=0. 7 umax’ =∴ 39。4 39。39。 uD V S??= 為了防止精餾段塔徑大于提留段，造成塔的穩(wěn)定性下降，所以圓整取 D’ = ∴塔截面積 AT’ =14 D? = m2 空塔氣速 : u’ = VS ’ / AT’ = 3) 溢流裝置的確定 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 的塔中廣泛使用。工業(yè)中應(yīng)用最廣的降液管是弓形降液管。 35 綜合考慮各方面因素，本設(shè)計體系 采用單溢流、弓形降液管 。 ① 堰長 lw’ ∵塔徑 D’ = , ∴ 堰長 lw’=0. 7D’=0. 7m ② 出口堰高 hw’=h 1’ how’ ∵ L’ / l W’ = 3600/= l W’ / D= 查流體收縮系數(shù)圖得： E=, mlLEhwsow 01 46 ) 36 0000 21 ()39。(39。 323323 ?????????? ?? ∴ h w’ = hl’ how’ == m ③ 降液管的寬度 dW ’ 與降液管的面積 fA ’ ： 由 lW ’ /D= 查圖得 查得 dWD ’=0. 15, fTAA’= ∴ Wd’=0. 15 1=, Af’= = ④ 液體在降液管中停留時間 θ = Af’ HT/Ls’ = 5s 36 故降液管設(shè)計合適 ⑤ 降液管底隙高度 h0’ 降液管底隙高度是指降液管下端與塔板間的距離，以 oh 表示。 Ho的大小應(yīng)在20~25mm 之間。 降液管底隙高度應(yīng)低于出口堰高度 Wh ， (hwho)6mm 才能保證降液管底端有良好的液封 。 工程上 ho一般取 2025mm。本次設(shè)計中取 22mm。 hW’ h0’ ==6mm 故降液管底隙高度設(shè)計合理 。 取安定區(qū)寬度 WS’ = 邊緣區(qū)寬度 WC’= 4m 弓形降液管寬度 Wd’=0. 14m 采用 F1型重閥，孔徑為 39mm。 取閥孔動能因子 FO=10 ① 孔速 uo’ = ,VmF??=10/()=② 浮閥數(shù) : 37 n=24sVdu?? =（ 1/4 ） ==98(個 ) ③ 有效傳質(zhì)區(qū) 面積 ： 根據(jù)公式： 2 2 2 12 s i n180a xA x R x R R? ???? ? ????? 其中 ： R= 2 cD W? = x= ()2 dD W Ws??= ∴ Aa’ =