【文章內(nèi)容簡介】 欲求塔徑應先求出u，而u＝安全系數(shù)umax 式中： 取塔板間距，板上液層高度，塔板間距與塔徑的關系塔 徑/D，m～～～～～板間距/HT，mm200～300250～350300～450350～600400～600那么分離空間： 功能參數(shù)：從史密斯關聯(lián)圖查得： 由于 取安全系數(shù)=則 取圓整得 D=塔截面積：空塔氣速： 溢流裝置的確定 選用單溢流、弓形降液管、平行受液盤及平行溢流堰，不設進口堰。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。工業(yè)中應用最廣的降液管是弓形降液管。1) 溢流堰長精餾段：根據(jù)塔徑=溢流堰長 2)出口堰高選用平直堰，堰上液層高度液流收縮系數(shù)3）弓形降液管寬度和面積查圖知 精餾段： Wd==驗算液體在降液管內(nèi)停留時間 停留時間 故降液管尺寸可用。4) 降液管底隙高度降液管底隙高度是指降液管下端與塔板間的距離，以h0表示。降液管底隙高度應低于出口堰高度hw，(hwho)不應低于6mm才能保證降液管底端有良好的液封. 工程上ho一般取2025mm。本次設計中取22mm。hwho=40 22 =18 mm 6 mm 故降液管底隙高度設計合理。 安定區(qū)與邊緣區(qū)的確定 1) 入口安定區(qū) 塔板上液流的上游部位有狹長的不開孔區(qū)，叫入口安定區(qū)，其寬度為。此區(qū)域不開孔是為了防止因這部位液層較厚而造成傾向性液封，同時也防止氣泡竄入降液管。一般取=（50~100）mm,精餾段取=70mm。2） 出口安定區(qū) 在塔板上液流的下游靠近溢流堰部位也有狹長的不開孔區(qū)，叫出口安定區(qū)，其寬度與入口安定區(qū)相同，亦為。這部分不開孔是為了減小因流進降液管的液體中含氣泡太多而增加液相在降液管內(nèi)排氣的困難。精餾段取=70mm。3） 邊緣固定區(qū) 在塔板邊緣有寬度為WC的區(qū)域不開孔，這部分用于塔板固定。一般=（25~50）mm。精餾段取=40mm。 鼓泡區(qū)閥孔數(shù)的確定及排列塔徑D/mm8001200140016001800200022002400塔板分塊數(shù) 3 4 5 6D精=1200mm 所以查表得：塔板分塊數(shù)（精餾）=3工藝要求：孔徑取閥孔動能因子 =10孔速浮閥孔數(shù) 取無效區(qū)寬度 = 安定區(qū)寬度 = 弓形降液管寬度 開孔區(qū)面積 =其中 R==x==浮閥排列方式采用等腰三角形叉排圖如下：經(jīng)過精確繪圖，得知，當t=65mm,t=75mm時，閥孔數(shù)N實際=117個按N=118重新核算孔速及閥孔動能因數(shù)：孔速u0= VS/（π 1/4 d2 N）= m/sF0=uo(ρV,M) =閥孔動能因數(shù)變化不大，仍在9～12范圍內(nèi)。 開孔率的計算∴ 開孔率 (∵5%%14%,∴符合要求)故：t=85mm 閥孔數(shù)N實際=117個∴則每層板上的開孔面積AO =A a φ = %= 塔盤流體力學驗算 浮閥由部分全開轉(zhuǎn)為全部全開時的臨界速度為U0,cU0,c=（,M）（1/）=液層阻力 液體表面張力數(shù)值很小，設計時可以忽略不計氣體通過每層塔板的壓降△P為 降液管停留時間a. 液體在降液管內(nèi)停留時間故降液管設計合理b. 液泛的校核為了防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管高度應大于管內(nèi)泡沫層高度。即：Hd≤ψ（HT+hW）Hd=hw+how+hd+hp+△hd=(LS/(lwho))2 乙醇水屬于一般物系，對于浮閥塔△≈0Hd=hw+how+hd+hp+△=+(())2+=ψ（HT+hW）=(+)=， 故本設計中不會出現(xiàn)液泛 霧沫夾帶綜合考慮生產(chǎn)能力和塔板效率，一般應使霧沫夾帶量eV限制在10%以下，校核方法常為：控制泛點百分率F1的數(shù)值。所謂泛點率指設計負荷與泛點負荷之比的百分數(shù)。其經(jīng)驗值為大塔F180%82%CF泛點負荷因素由 查表得 K=Ab=AT2Af== 故本設計中的霧沫夾帶量在允許范圍之內(nèi)。∵對于大塔，為避免過量霧沫夾帶，應控制泛點率不超過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(干氣)的要求。e. 漏液驗算Vs= m3/s, 可見不會產(chǎn)生過量漏液。浮閥塔工藝設計計算結(jié)果 負荷性能圖 液相下限線因堰上液層厚度how’為最小值時，對應的液相流量為最小。設how,小’= LW= 液相上限線當停留時間取最小時，LS’為最大，求出上限液體流量LS’值（常數(shù)），在VS—LS圖上，液相負荷上限線為與氣體流量VS無關的豎直線。以作為液體在降液管中停留時間的下限，因Af= ， HT= ∵θ=AfHT/LS 則LS,大= / 5= 漏液線據(jù)此可作出與液體流量無關的水平漏液線。 過量霧沫夾帶線CF泛點負荷因素由 查表得 K=Ab=AT2Af== 根據(jù)經(jīng)驗值， 控制其泛點率為80%代入上式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，依式算出相應的VS值列于下表中。LSVS 液泛線為了防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管高度應大于管內(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，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系式： 其中 ： 帶入數(shù)據(jù)： 由得LSvs 性能負荷圖由以上各線的方程式，可畫出圖塔的操作性能負荷圖。根據(jù)生產(chǎn)任務規(guī)定的氣液負荷，可知操作點P(,1,5943)在正常的操作范圍內(nèi)。過原點連接OP作出操作線.由塔板負荷性能圖可以看出：（1）在任務規(guī)定的氣液負荷下的操作點P，處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。（2）塔板的氣相負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 提餾段塔徑塔板的設計計算 提餾段塔徑塔板的設計計算(1) 提餾段塔塔徑塔板的設計參數(shù)(2) 塔板參數(shù)計算和選擇 操作壓力塔頂壓強，∵△p≤ ∴取每層踏板壓強△p=，則進料板的壓力為： kPa塔底壓力為： kPa，故提餾段平均操作壓力為：p提 kPa塔頂溫度=℃ 進料溫度=℃ 塔釜溫度=℃提餾段的平均溫度：℃塔平均溫度為：℃1）提餾塔的汽、液相負荷:L’=L+Fq=+2301=V’=V（1q）F=2）加料板平均分子量：XF= , yF=MVFM=+()=MLFM=+()=3）塔底平均分子量：xw=, yw=MVWM=+()=MLWM=+()=提餾段平均摩爾質(zhì)量：MVm=(MVDm+MVFm)/2=(+)/2=MLm=(MLDm+MLFm)/2 =(+)/2=1）氣相密度3） 液相密度乙醇水在各溫度下的密度(內(nèi)插法求得)溫度℃塔釜溫度進料溫度塔頂溫度乙醇水 xF=XD=XW= 乙醇水各溫度下的表面張力(內(nèi)插法求得)溫度℃塔釜溫度進料溫度塔頂溫度乙醇N/m 水N/m TF=℃ ℃ 提餾段液相平均表面張力： 乙醇水各溫度下的粘度(內(nèi)插法求得)溫度℃塔釜溫度定性溫度進料溫度塔頂溫度 1) tF=℃ 2) tw=℃ 提餾段液相平均粘度：. 塔徑塔板工藝尺寸的確定 欲求塔徑應先求出u，而u＝安全系數(shù)umax 式中： 功能參數(shù)：