【文章內(nèi)容簡介】 所以 ： m i n 0 .3 7 02NNN? ?? m in2 1 2 .71YNN Y?? ? (不包括再沸器 ) 設計評述 按標準圓整 N 為 13(不包括再沸器 ) 精餾段理論塔板數(shù) (1)最小理論塔板數(shù) 采用芬克斯方程計算 ： m in1lg1 1lgDFDFmxxxxna??? ? ? ????? ? ? ??? ? ? ????? 63 1 8lg1 63 8 1l g 3? ? ?? ? ? ?? ? ? ????? ? ? ?????? (2)理論塔板數(shù) 采用李德公式計算 ： 0 . 0 0 2 7 4 30 . 5 4 5 8 2 7 0 . 5 9 1 4 2 2YX X? ? ? 式中 ： minmin12RRXRNnYN?????? 上式適用條件為 ： ＜ X ＜ 則： m in 0. 39 01RRX R???? ＜ X ＜ 827 422 0..Y ? ? ? ?? 所以 ： min ? ?? min2 1YnN Y?? ? 2 0 .3 7 0 0 .8 2 .4 41 0 .3 7????? (不包括再沸器 ) 按標準圓整 N 為 3(不包括再沸器 ) 板效率及實際塔板數(shù) (1)在已知條件下的全塔效率可以由下式進行計算 ： 由全塔效率 ： 100%PTNE N?? 式中 ： E—— 全塔效率； NT—— 理論版層數(shù)； Np—— 實際板層數(shù) 塔板效率由奧康奈爾 ( ,Oconnell )關聯(lián)方程計算 ： ? ? 0 . 2 4 9Eu? ??? 式中 ： ?—— 塔頂與塔底平均溫度下的相對揮發(fā)度； u—— 塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度 ? ? 0 . 2 4 50 .4 9 1 .7 5 0 .0 8E ?? ? ? ? (2) 加料位置 由精餾塔的計算可知，精餾塔的加料板位于從塔頂往下數(shù)的第 10 塊塔板 。 塔和塔板主要工藝尺寸計算 (1)塔高 根據(jù)給定的分離任務，由理論塔板數(shù)計算塔的有效 (接觸段 )高度。 TTTNZHE?? 式中 ： Z—— 塔高， m。 NT—— 塔內(nèi)所需的理論板層數(shù) 。 ET—— 總板效率 。 設計評述 HT—— 塔板間距， m。 采用較大的板間距可以允許有較高的空塔氣速，而不至于產(chǎn)生嚴重的霧沫夾帶現(xiàn)象，塔徑雖可以小些，但塔高要增加， 取板間距： HT=600mm ， 板上清夜層高度： HL=100mm 則： Z= (2) 塔徑 根據(jù)圓管內(nèi)的流量公式，可以寫出塔徑與氣體流量及空塔氣速的關系， 即： 4 sVD ??? ? 式中 ： D? —— 塔徑， m； Vs—— 塔內(nèi)氣體流量， m3/s； ? —— 空塔氣速，即空塔計算的氣體線速度， m/s。 塔徑的計算關鍵在于確定適宜的空塔汽速 U， 有： ? ?m a x LV VUC ?? ??? 式中 ： maxU —— 極限空塔汽速， m/s； C—— 負荷系數(shù)； L? —— 液相密度， Kg/m3； V? —— 汽相密度， Kg/m3。 負荷系數(shù)的值取決于阻力系數(shù)及液滴直徑，可以由使密斯負荷關聯(lián)圖查得。首先，取塔板液上層高度 hL為 m，則 HTHL=500 mm 精餾段操作壓力 ： 常壓 P=35 mmHg 操作溫度 ： T=333 K 物質(zhì)的物性： 氣態(tài)密度： 30 .1 8 6 /V PM kg mRT? ?? 液體密度： 3744 /l kg m? ? 表面張力： /mN m? ? 液相負荷： /L m h? 氣相負荷 356 35 .6 09 /V m h? 由化工手冊查得粘度： μL= 平均相對揮發(fā)度： α= αμL= 利用公式： ( )( )LV VLL V ??? 代入數(shù)值： 2 .1 1 7 4 4( ) ( ) 0 .3 65 6 3 5 .6 0 9 0 .1 8 6VL ?? 由圖查得： 20 ? 又利用公式 320 20 10()CC ? ??? 代入數(shù)值 ，得： 320 20 10CC ?????? ???? ? 塔板允許有效空塔氣相速度 (以截面積扣除降液管面積計算的速度 ) m ax LVVuC????? 代入數(shù)值： m a x 7 4 4 0 . 1 8 60 . 1 8 1 1 . 3 8 /0 . 1 8 6 msu ???? 表觀空塔氣相速度 (按全塔截面計 )： 39。 m a 11 .38 /u u m s? ? ? ? 初估塔徑： 39。 39。4 4 9 2 . 0 2 3 . 5 93 . 1 4 9 . 1sVD u? ?? ? ?? 圓整得： D=3600 mm (3) 溢流裝置 采用 U形流、弓形降液管、平形受液盤及平形流堰，計算如下。 Ⅰ .溢流堰長 lW 取堰長 lw 為 ，即： ? ? ? Ⅱ .出口堰高 hW W L OWh h h?? 由 / ? ， / 24 .54hwll? ，查圖得： E 為 所以， 2 23 4 4 16 8 9510 00 10 00 6hOW wlh E mml?? ??? ? ? ? ? ??? ?????? 則 ， 168 .3 95 168 .10 5wh m m? ? ? Ⅲ .降液管寬度 Wd 降液管面積 Af 由 / ? ，查圖得： Wd/D=， Af/AT= 故， D m? ? ? ? 2 2 23 . 1 40 . 0 7 5 0 . 0 7 5 3 . 6 0 . 7 644fA D m?? ? ? ? ? ? ? 液體在降液管中停留的時間： 設計評述 3600fTsAHL??? ? ?m(大于 5，符合要求 ) Ⅳ . 降液管底隙高度 h0 取液體通過降液管底隙的流速 uo 為 m/s 依公式： 計算降液管底隙高度 ho 0 0 0 . 0 0 8 9 0 . 0 5 22 . 1 6 0 . 0 8swLhmlu? ? ?? (4)塔板布置 Ⅰ .取邊緣區(qū)寬度 WC= m、安定區(qū)寬度 WS= m Ⅱ .開孔區(qū)面積 2 2 2 12 0 .4 6 5 s in180a xA x R x R? ???? ? ? ????? 其中： ()2 ( 5 )2dsDx W Wm? ? ?? ? ?? 3 .6 0 .0 6 5 1 .7 3 522cDR W m? ? ? ? ? 代入數(shù)值得： ? (5)篩孔數(shù) n 與開孔率 ? 取篩孔的孔徑 d 為 20 mm，正三角形排列，不銹鋼的板厚 ? 為 4 mm，取 t/d=， 故，孔中心距 ： 20 4 80t mm? ? ? 塔板上開孔區(qū)開孔率 ? ，即 0 %AA??? 每層塔板上的開孔面積 A? 為 57 93 8aA A m?? ? ? ? 氣體通過篩孔的汽速 003600 A? ? ? 塔板負荷性能方程 (1) 霧沫夾帶線 1 根據(jù) Hunt 的經(jīng)驗式 . 7 10aVTfueHh?? ????????? 式中 4 .8 0 .3 6SSa T fVVu AA???? Af = (a) ? ?2. 5 2. 5f L W O Wh h h h? ? ? 2 / 33 36002 . 8 4 1 0 SOW WLhE l? ???? ???? 近似取 E≈， hW= m， lw= m 故 2 / 33 0..1 68 10 Sf Lh ??? ??? ? ? ? ??? ?????? (b) 2 / 2 09 SL?? 取霧沫夾帶極限值 ev 為 液 /kg 氣，已知 324 .3 10 /Nm? ??? ， ? ，并將 (a)、 (b)代入 Hunt 經(jīng)驗式，得 ： 6323 10 10 ssVL??????? ?? ????? 整理得 ： 25 31 3 7 .9 7 .1 1 0ssVL? ? ? (2)液泛線 為防止液泛，降液管內(nèi)的清夜層高度 Hd 應為 ： ? ?d T WH H h??? 設計評述 式中 ： d p L dH h h h? ? ? 故： ? ?T W p W O W dH h h h h h? ? ? ? ? ? (a) 近似取 , l m??， 則 ： 2 / 33 36002 . 8 4 1 02 . 1 6 SOW Lh ? ????? ???? 2 / ShL? (b) 因為 p c lh h h h?? ? ? 由 ?? 得 C? 為 ， 其中 ： 2 2 0 . 1 8 60 . 0 5 1 0 . 0 5 10 . 7 0 . 1 9 3 8 7 4 4S v Sc LVVh CA ?????? ?????? ??????? 20. 00 00 02 3CShV? 23023( ) 6 ( 0. 16 8 0. 41 )0. 10 08 0. 24 6l W ow ssh h h LL?? ? ? ? ??? 34 4 2 4 . 3 1 0 0 .