【文章內(nèi)容簡介】 段液相平均表面張力為： mNWFm /)( ?????提 混合物的粘度=℃ 查表得：1t smPasPaBA ?????=℃ 查表得：2 m????? .（1）精餾段粘度： )(111xxBA??? sPa??)..（2）提餾段粘度： )1(222xxBA??????? sma??)(3..5 相對揮發(fā)度的計算由 = = FxFy得 )(????由 = =得 )(???由 = =得 057.)(????(1)精餾段的平均相對揮發(fā)度： ??FD?(2)提餾段的平均相對揮發(fā)度： ?W 理論板的計算理論板：離開這種板的的氣液相組成平衡溫度相等；塔板上各處的液相組成均勻一致。理論板的計算方法：本次采用圖解法計算。根據(jù)表 31 的數(shù)據(jù)，繪出平衡曲線。泡點進料，所以 q=1，q 線方程為平行于 y 軸的一條直線。畫出對角線，得到 xy 曲線圖，所得的圖形如下：武漢理工大學華夏學院化藥系 化工原理課程設計共 頁 第 頁圖 21 確定最小回流比畫直線通過（ ） ，且與平衡曲線相切，此時回流比為最小回流比 ，由圖可知，Dx， minR截距為 。故有 = = 得Fmin1RxyDq??? ?取 R== ?精餾段操作線方程為： ????xxRxD由于是泡點進料則 ，q 線方程為：q=??FWFqx，，又已知精餾段操作線方程，由梯級圖解法確定理論板層數(shù)。圖見附錄。在圖上作操作線，由點（，）起在平衡線與精餾段操作線間畫階梯，過精餾段操作線與 q 線交點，直到階梯與平衡線的交點小于 為止，由圖此得到的全塔理論塔板數(shù) =（包括再沸器） 。精餾段理論板數(shù)為 10 層，提餾段理論板數(shù)為 層（包TN括再沸器） ，應從第 11 塊板進料。 板效率與塔板結(jié)構(gòu)，操作條件，物質(zhì)的物理性質(zhì)及流體力學性質(zhì)有關，它反映了實際塔板上傳質(zhì)過程進行的程度。板效率可用奧康奈爾公式： 計算。)(9.??LTE??式中， —塔頂與塔底平均溫度下的相對揮發(fā)度；?武漢理工大學華夏學院化藥系 化工原理課程設計共 頁 第 頁 —塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度 。L?（1）精餾段 塊所 以 ：已 知 ：精 ).( ??????TPENsmPa??（1）提餾段 塊所 以 ：已 知 ：提 )(. ???????TPENsmPa?? 全塔所需實際板數(shù)： 塊302?P 全塔效率： %??提PTNE 加料板位置在第 22 塊塔板 塔徑的初步設計 氣液相體積流量計算（1）精餾段 ?? skmolhkolDRVmL /089./?????已知： 311 /7./.6gkgMlMVL ??質(zhì)量流量： skhkV/?????體積流量： smhLVS /????（2）提餾段武漢理工大學華夏學院化藥系 化工原理課程設計共 頁 第 頁 由于本設計采用泡點進料，故 q=1. skmolhkolFqV sklL /087./)( /??????? 已知： 322 /95./??質(zhì)量流量： hkV/ ????體積流量： smhLVS /???? 塔徑的計算（1）精餾段由 ，式中 可由史密斯關LVCuuu ?????? ~6( ， 安 全 系 數(shù)安 全 系 數(shù) ） C聯(lián)圖查出。 2/1)(VLh?圖 22 史密斯關聯(lián)圖橫坐標數(shù)值： 0278.)()( //11 ????VLS?取板間距： mhHmhmHLTLT ?，板 上 液 層 高 度，武漢理工大學華夏學院化藥系 化工原理課程設計共 頁 第 頁查圖可知 094.)235.(08.)2(085. ..102 ?????CC， . /. /.. ????則，取 安 全 系 數(shù) 為按標準，塔徑圓整為 橫截面積： smAVuA TST /.. 12 ???空 塔 氣 速 ：，（2）提餾段橫坐標數(shù)值： 04.)(.719)( /12/2???VLS?取板間距： mhHmhmH LTLT . ???? ，取 板 上 液 層 高 度，查圖可知： 103.)24.(8.)20(8. ..2 ???CC， ????由于提餾段與精餾段塔徑相差不大，故提餾段塔徑可圓整為 。橫截面積： ， su/28?故塔的塔徑為 ，塔的橫截面積為 。 溢流裝置 堰長 的計算Wl取堰長 = ,即 ，.??Wh本設計采用平直堰，堰上液層高度 按下式計算OWh3/2)(?式中 E 值可由液流收縮系數(shù)計算圖查出。武漢理工大學華夏學院化藥系 化工原理課程設計共 頁 第 頁圖 23 液流收縮系數(shù)計算圖精餾段）（ 1由于 查圖 34 )(?? ?.)(4/????提餾段）（ 2由于 查圖 24 )(??? ?.)9862.(14. /????? 弓形降液管的寬度 Wd 和截面積 Af武漢理工大學華夏學院化藥系 化工原理課程設計共 頁 第 頁圖 24 弓形降液管的參數(shù)由 查圖 35 ?DlW ??TfdADW則 . mAmTFd ???驗算降液管內(nèi)停留時間：精餾段： sLHAsTf ???提餾段： ssTf ???停留時間大于 5s，故降液管可用。 降液管底隙高度(1)精餾段取降液管底隙流速 ，則smu/08.? mulLhWs 028..98010???，. ???hhW且(2)提餾段取 ，則smu/?? ?????武漢理工大學華夏學院化藥系 化工原理課程設計共 頁 第 頁，??????hhW且 塔板的結(jié)構(gòu)尺寸、浮閥數(shù)目及排列 塔板的結(jié)構(gòu)尺寸本設計采用 F1 型重閥，重量為 33 克，孔徑為 39mm。由于塔徑大于 800mm，由于剛度、安裝、檢修等要求，多將塔板分成數(shù)塊通過人孔送入塔內(nèi)，采用單溢流型塔板。本設計塔徑 D=1400mm，塔板分成四塊。圖 25 塔板分塊示意圖 浮閥數(shù)目及排列(1)精餾段取閥孔動能因子 ,則孔速10?F smFuV/???每層塔板浮閥數(shù)目為 . 212?udNs取邊緣區(qū)寬度 ，破沫區(qū)寬度mWC0.?mWs.?武漢理工大學華夏學院化藥系 化工原理課程設計共 頁 第 頁計算塔板上鼓泡區(qū)面積，即 ?????????RxxRAa 其中： ?? mxs 42.).()( ????所以： mAa ??????? ????浮閥塔排列方式采用等腰三角形叉排，取同一橫排的孔心距 t7則排間距： mNtta ??因塔徑較大，需采用分塊式塔板，而各分塊的支撐與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距不宜采用 ，而應小些，故取 =，以等腰三角形叉排方式作圖，t’排得閥數(shù)目為 167 個。圖 26 精餾段浮閥數(shù)目的確定按 N=167 個重新核算孔速及閥孔動能因子：武漢理工大學華夏學院化藥系 化工原理課程設計共 頁 第 頁 smu/???? ..?F閥孔動能因子變化不大，仍在 9~13 的范圍內(nèi)。以塔橫截面積為基準的塔板開孔率 ? )(167)(21 ????? DdNAuT?(2)提餾段取閥孔動能因子 ，則孔速10?F smFuV/???每層塔板上浮閥數(shù)目 ??uds按 ，估算排間距 mt75? ???取 ，以等腰三角形叉排方式排列，排得閥數(shù)為 136 個。80?武漢理工大學華夏學院化藥系 化工原理課程設計共 頁 第 頁圖 27 提餾段浮閥數(shù)目的確定按 重新核算孔速及閥孔動能因子136??Nsmu/?????）（?武漢理工大學華夏學院化藥系 化工原理課程設計共 頁 第 頁第三章 塔板的流體力學驗算 氣相通過浮閥塔板的壓降根據(jù) 計算ghphLlcp ??????，(1)干板阻力 smuVc /???因 ，故 10c? mguhLVc ?????(2)板上充氣液層阻力取 hhOWLl 0..50)???（， 則 ??(3)液體表面張力所造成的阻力此阻力很小，可忽略不計，因此與氣體流經(jīng)塔板的壓降相當?shù)囊褐叨葹椋?mhlcp ???設 計 允 許 值 ）(7.. kPaghpL ?????(1)干板阻力 smuVc / ???由于 ，故 20c? mguhLVc ?????(2)板上充氣液層阻力取 ，?? hhOWLl 05..50)????（?(3)液體表面張力所造成的阻力(4)此阻力很小，可忽略不計，因此與氣體流經(jīng)塔板的壓降相當?shù)囊后w高度為： mhlcp ???設 計 允 許 值 ）(.. kPaghpL ?????武漢理工大學華夏學院化藥系 化工原理課程設計共 頁 第 頁 液泛為了防止淹塔現(xiàn)象發(fā)生，要求控制降液管中清夜高度 )(WTdhH??? mHT板 間 距 ，—mHd將 夜 管 內(nèi) 液 面 高 度 ，— hW堰 高 ， 泡 沫 層 的 相 對 密 度?(1)單層氣體通過塔板的壓降相當?shù)囊褐叨? ?(2)液體通過降液管的壓頭損失 mlLhWsd 098.)(53.)( ???(3)板上液層阻力，則mhL05.? mHpdLd ..11 ????對于一般物系， ，??，則 hWT 2.)38..(1????）（?可見 ，所以符合防止液泛的要求。)(dH?(1)單層氣體通過塔板的壓降相當?shù)囊褐叨? ?(2)液體通過降液管的壓頭損失 mlLhWsd 016.)(153.)( ????(3)板上液層高度，則mhL05.? mHpdLd ..22 ?????對于一般物系， ，???，則 hWT 2.)37..(2?????）（?可見 ，所以符合防止液泛的要求。)(dH?? 霧沫夾帶泛點率= %10 ???bFLsVLsAKCZ?武漢理工大學華夏學院化藥系 化工原理課程設計共 頁 第 頁板上液體流經(jīng)長度： mWDZL ????板上液流面積： ..??取物性系數(shù) ,泛點率= %0 ???bFLsVLsAZ? = ???對于大塔，為了避免過量霧沫夾帶，應控制泛點率不超過 80%，由以上計算知，霧沫夾帶能夠滿足 的要求。氣 ）液 kgeV/(.0?取系數(shù) ,??K104.?FC泛點率= % ????bFLsVLsAZ? = % ???由以上計算可知，符合要求。 塔板負荷性能圖 物沫夾帶線泛點率= %1036.???bFLsVLsAKCZ?據(jù)此可作出負荷性能圖中的物沫夾帶線。按泛點率 80%計算。(1)精餾段= 9853795.???ss LV整理得： ssL4?武漢理工大學華夏學院化藥系 化工原理課程設計共 頁 第 頁由上式知霧沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取若干個 值，可算出sLsV(2)提餾段= .????? ss LV整理得： ssL????3在操作范圍內(nèi)，任取若干個 值，算出相應的 值。s? sV?計算如表所示：表 31 計算結(jié)果精餾段 提餾段Ls/(m3/s) Vs/(m3/s) Ls/(m3/s) Vs/(m3/s) 由表 31 作出物沫夾帶線 液泛線根據(jù) ?? hhhHLdlcdLp