【導(dǎo)讀】1設(shè)計工藝方案的選定精餾方式及設(shè)備選型等方案的選定和論證繪制簡單流程圖。浮閥塔在操作彈性、塔板效率、壓降、生產(chǎn)能力以及設(shè)備造價等方面都比較優(yōu)。其主要特點是在塔板的開孔上裝有可浮動的浮閥，氣流從浮閥周邊以穩(wěn)定的速度水。平進(jìn)入塔板上液層進(jìn)行兩相接觸，浮閥可根據(jù)氣體流量的大小上下浮動，自行調(diào)節(jié)。中精餾塔的工藝設(shè)計計算包括塔高、塔徑、塔板各部分尺寸的設(shè)計計算，塔板的布置，塔板流體力學(xué)性能的校核及繪出塔板的性能負(fù)荷圖。

　　

【正文】 9 95 . 3 4 5 . 3 4 0 . 0 5 02 2 9 . 8 7 8 9 . 4 4 5mvcm mLuhmg ??? ? ? ? ? ? ?? 板上充氣液層阻力：取 0 ? ? , ? ,則 ,0 0. 5 0. 07 0. 03 5L m Lh h m?? ? ? ? 液體表面張力所造成的阻力：此時阻力很小，通?？珊雎圆挥嫛? 與氣體流經(jīng)塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨葹椋?, ? ? ? 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 課程設(shè)計 24 , 0 .0 8 5 7 8 9 .4 4 5 9 .8 6 5 6 .2 5p p m m LP h g P a?? ? ? ? ? ? 淹塔 為防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中的清液層高度 ()d T WH H h???， d p L dH h h h? ? ? 精餾段： 單層氣體通過塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐?, ? 液體通過塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋? 3, 0, 2 . 0 7 5 3 1 00 . 1 5 3 ( ) 0 . 1 5 3 ( ) 0 . 0 2 3 01 . 0 5 6 0 . 0 1 3 1sndn WnLhmlh??? ? ? ?? 板上液層高度： , ? ，則 , , , , 0 .0 8 3 5 0 .0 3 5 0 .0 2 3 0 0 .1 4 1d n p n L n d nH h h h m? ? ? ? ? ? ? 取 ?? ，已選定 ? ， , ? ，則 ,( ) 0. 5 ( 0. 45 0. 06 95 ) 0. 25 98T W n nH h m? ? ? ? ? ? 可見 , 41 ( ) 59 8d n T W n nH m H h m?? ? ? ?，所以符合防止淹塔的要求。 提餾段： 單層氣體通過塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐?, ? 液體通過塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋? 3, 0, 4 . 2 5 1 00 . 1 5 3 ( ) 0 . 1 5 3 ( ) 0 . 0 2 3 01 . 0 5 6 0 . 0 2 6 8smdm WmLhmlh??? ? ? ?? 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 課程設(shè)計 25 板上液層高度：, ?，則 , , , , 0. 08 5 0. 03 5 0. 02 30 0. 14 30d m p m L m d mH h h h m? ? ? ? ? ? ? 取 ?? ，已選定 ? ，, ?，則 ,( ) 0. 5 ( 0. 45 0. 06 31 ) 0. 25 66T W m mH h m? ? ? ? ? ? 可見 ,0 .1 4 3 0 ( ) 0 .2 5 6 6d m T w m mH m H h m?? ? ? ?，所以符合防止淹塔的要求。 霧帶夾沫 精餾段： 100%vs s LLvFbV L ZK C A??? ????泛 點 率 () 板上液體流經(jīng)的長度： 2 2 8 4LDZ D W m? ? ? ? ? ? 板上液流面積： 22 2. 01 2 0. 26 33 1 1. 48 33 8b T fA A A m? ? ? ? ? ? 取物性系數(shù) ? ，泛點負(fù)荷系數(shù) ? 所以 0 3 10 4807 .275 100 % 38?? ? ? ??? ? ???泛 點 率 ％ 對于大塔，為避免霧沫夾帶過量，泛點需控制在 80%以下。從以上計算的結(jié)果可知， 其泛點率都低于 80%，所以霧沫夾帶量能滿足Ve 液 /kg 氣的要求。 提餾段： 取物性系數(shù) ? ，泛點負(fù)荷系數(shù) ? 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 課程設(shè)計 26 10 64789 .445 9100 % 81 0 338?? ? ? ??? ? ???泛 點 率 ％ 對于大塔，為避免霧沫夾帶過量，泛點需控制在 80%以下。從以上計算的結(jié)果可知，其泛點率都低于 80%，所以霧沫夾帶量能滿足Ve 液 /kg 氣的要求。 塔板負(fù)荷性能圖 霧沫夾帶線 由（ ）可作出負(fù)荷性能圖中的霧沫夾帶線，按泛點率 80％計算。 精餾段： , 4807 .275 = 100 % 38s n s n s n s nVL VL???? ? ? ? ???泛 點 率 ％ 由上式子知霧沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個 Ls,n 值，可算出 Vs,n。 提餾段： , 64789 .445 980 = 100 % 3 61 0 338s m s m s m s mVL VL???? ? ? ? ???泛 點 率 ％ 由上式子知霧沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個 Ls,m值，可算出 Vs,m， 計算結(jié)果見表 。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 課程設(shè)計 27 表 霧沫夾帶線計算結(jié)果 Ls,n/(m3/s) Vs,n/(m3/s) Ls,m/(m3/s) Vs,m/(m3/s) 液泛線 ()T W p L d c l L dH h h h h h h h h h?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 由此確定液泛線，忽略式中 h? 。 220 300 36002 . 8 4( ) 5 . 3 4 0 . 1 5 3 ( ) ( 1 ) ( )2 g 1 0 0 0V s sT W WL W Wu L LH h h El h l??? ???? ? ? ? ? ? ? ? ????? 而 0 204SVudN?? 精餾段： 2 2, 2 3,2 2 41 2 . 0 70 . 2 5 9 8 5 . 3 4 7 9 9 . 5 0 1 . 8 ( 0 . 0 6 9 5 0 . 6 4 3 )0 . 7 8 5 7 2 0 . 0 3 9 8 0 7 . 2 7 5 2 9 . 8sn s n s nV LL?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? 整理得： 222 3, , ,0 . 2 4 4 4 1 4 5 0 . 4 8 2 . 1 0s n s n s nV L L? ? ? 提餾段： 2 2, 2 3,2 2 41 1 . 9 90 . 2 5 6 6 5 . 3 4 1 9 1 . 0 3 1 . 8 ( 0 . 0 6 3 1 0 . 6 4 3 )0 . 7 8 5 7 2 0 . 0 3 9 7 8 9 . 4 4 5 2 9 . 8sm s m s mV LL?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 課程設(shè)計 28 整理得： 222 3, , ,0 .2 5 2 4 3 4 1 .1 7 9 2 .0 6 7s m s m s mV L L? ? ? 在操作范圍內(nèi)，任取若干個 Ls 值，可算出相應(yīng) Vs，計算結(jié)果見表 32。 表 液泛線計算結(jié)果 Ls,n/(m3/s) Vs,n/(m3/s) Ls,m/(m3/s) Vs,m/(m3/s) 液相負(fù)荷上限線 液體的最大流量應(yīng)保證降液管內(nèi)停留時間不低于 3~5s。液體在降液管內(nèi)停留時間 3 ~ 5FTsAH sL? ?? 以 5s?? 作為液體在降液管內(nèi)停留時間的下限，則 3m a x 0 . 2 6 3 3 1 0 . 4 5( ) 0 . 0 2 3 7 /55FTs AHL m s?? ? ? 漏液線 對于 F1型重閥，依 0 5F? 作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則 2021sV d Nu?? 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 課程設(shè)計 29 精餾段：0 , m i n , 5( ) 1 . 4 4 /1 2 . 0 7n vnFu m s?? ? ? 23, m i n( ) 0 . 0 3 9 7 2 1 . 4 4 0 . 1 2 3 84snVm?? ? ? ? ? 提餾段：0 , m i n , 5( ) 1 . 4 4 4 /1 1 . 9 9m vmFu m s?? ? ? 23, m i n( ) 0 . 0 3 9 7 2 1 . 4 4 4 0 . 1 2 4 24smVm?? ? ? ? ? 液相負(fù)荷下限線 取堰上液層高度 ? 作為液相負(fù)荷下限線條件，作出液相負(fù)荷下限線，該線為與汽相流量無關(guān)的直線。 23m i sowwLhE l???????? 取 E=，則計算得 3 2 43m i n 0 . 0 0 6 1 0 0 0 1 . 0 5 6( ) 9 . 0 0 7 6 1 0 /2 . 8 4 1 3 6 0 0sL m s????? ? ? ??? ??? 作出塔板負(fù)荷性能圖（圖 、圖 ）。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 課程設(shè)計 30 由塔板負(fù)荷性能圖可以看出： ① 在任務(wù)規(guī)定的汽液負(fù)荷下的操作點 P(設(shè)計點 )處在適宜操作區(qū)的適中位置； ② 塔板的汽液相負(fù)荷上限完全由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液線控制； 010 V s,n/(m3 /s) (m3/s) 圖 精餾段負(fù)荷性能圖 霧沫夾帶線 漏液線 液相負(fù)荷下限線 液相負(fù)荷上限線 液泛線 操作線 010 V s,m/(m3 /s) Ls,m/(m3/s) 圖 提餾段負(fù)荷性能圖 霧沫夾帶線 漏液線 液相負(fù)荷下限線 液相負(fù)荷上限線 液泛線 操作線 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 課程設(shè)計 31 ③ 按固定的液汽比，由圖可查出塔板的汽相負(fù)荷上限 3, m a x( ) 5 /snV m s?，3, m a x( ) 7 /smV m s? ，汽相負(fù)荷下限 3, m in( ) 38 /snV m s? ， 3, m in( ) 0 .1 2 4 2 /smV m s? 。 精餾段操作彈性： , m a x, m in() 1 .1 0 5 8 .9 3( ) 0 .1 2 3 8snsnVV ?? 提餾段操作彈性： , m a x, m in() 1 .0 0 7 8 .1 1( ) 0 .1 2 4 2smsmVV ?? 塔總體高度計算 塔總體高度利用下式計算： 12( 1 )F p T F F p p D BH n n n H n H n H H H H H? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 塔頂封頭 本設(shè)計采用橢圓形封頭，由公稱直徑 DN=1000mm,查本書附錄 2 得曲面高度1 400h mm? ，直邊高度 2 40h mm? ，內(nèi)表面積 ? ，容積 ? 。則封頭高度 1 1 2 400 40 440H h h m m? ? ? ? ?。 塔頂空間 設(shè)計中取塔頂間距 2 2 H m? ? ? ?，考慮到需要安裝除沫器，所以選取塔頂空間 。 塔底空間 塔底空間高度 HB 是指 從塔底最下一層塔板到塔底封頭的底邊處的距離，取釜液停留時間為 5min，取塔底液面至最下一層塔板之間距離為 ， 則： 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 課程設(shè)計 32 39。 360 5 4 . 2 5 1 0 6 0 0 . 6 1 6 61 . 5 = 1 . 5 1 . 5 2 . 1 02 . 0 1sB TtL VHm A??? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?塔 釜 貯 液 量 封 頭 容 積塔 橫 截 面 積 人孔 對 1000D mm? 的板式塔，為安裝、檢修的需要，一般每隔 6~8 塔板設(shè)一人孔，本塔共有 26 塊塔板，需設(shè)置 4 個人孔，每直徑為 450mm，在設(shè)置人孔處板間距 600pH mm?。 進(jìn)料板處板間距 考慮在進(jìn)料處安裝防沖設(shè)施，取進(jìn)料板間距 800FH mm? 。 裙座 塔底常用裙座支撐，本設(shè)計采用圓筒形裙座。由于裙座內(nèi)徑 800mm，故裙座壁厚取16mm。 基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑： 3( 1 6 0 0 2 1 6 ) ( 0 .2 ~ 0 .6 ) 1 0 1 2 3 2biD ? ? ? ? ? ? 基礎(chǔ)環(huán)外徑： 3( 16 00 2 16 ) ( 0. 2 ~ 0. 6) 10 20 32boD ? ? ? ? ? ? 圓整后： 1400biD ? ， 2200boD ? 考慮到再沸器，取裙座高 2 3Hm? 。 塔體總高度： 12( 1 )F p T F F p p D BH n n n H n H n H H H H H? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ( 26 1 4 1 ) 1 4 3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 課程設(shè)計 33 4 附屬設(shè)備及接管尺寸的選取 原料預(yù)熱器的設(shè)計 熱負(fù)荷和蒸汽用量 原料溫度 K298251 ?? ℃t ，進(jìn)料溫度 2 92 .0 6 36 5. 06 KFtt? ? ?℃