【導(dǎo)讀】隨著乙醇工業(yè)的迅速成熟，各種制乙醇的方法相繼產(chǎn)生。由于乙醇與水混合物的。以及板式浮閥塔設(shè)計(jì)的理論知識來設(shè)計(jì)浮閥塔，并由負(fù)荷性能圖來進(jìn)行校驗(yàn)。設(shè)計(jì)遵循經(jīng)濟(jì)、資源綜合利用、環(huán)保的原則，嚴(yán)格控制工業(yè)三廢的排放，充分利用廢熱，降低能耗，提高工藝的可行性。

　　

【正文】 精餾段： ?1oh = 提餾段： ?2oh = 塔板布置 （ 1）邊緣區(qū)： mWC ? （ 2）泡沫區(qū)： mWS ? （ 3）鼓泡區(qū)面積： aA ?????? ??? RxRxRxA a a r c s in1 8 02 222 ? )(2 )(2 ???????Sd WWDx ?????CWRR ∴ ?????? ????? r c s i 222aA ?? = 浮閥數(shù)目與排列 浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，取同一個橫排的孔心距 t=75mm 精餾段：取閥孔動能因子 110?F smFuV/ 111001 ??? ? 123大學(xué) 2020屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 25 1 2 4 8 420121 ?????udVNoS? 圓整 N=1128 個 則： mmmNtAt a 8 7 8 4 5 5 5 ?????? 考慮到塔的直徑較大。必須采用分塊式塔板，而各分塊板的支承與銜接也要占去一部分泡鼓區(qū)面積，因此排間距不宜采用 ，而應(yīng)小于此值，故取 mmt 65?? 圖 52 浮閥塔板分塊結(jié)構(gòu) Figure 52 valve trays block structure 按 t=75mm mmt 65?? 以等腰三角形叉排方式作圖，排得閥數(shù) 1168 個 smu / 1 6 80 4 8 201 ????? 101 ????? VF ? 閥孔動能因數(shù) 01F? 變化不大，仍在 9~12 范圍內(nèi)。 123大學(xué) 2020屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 26 提餾段：取閥孔動能因子 110?F smFuV/2002 ??? ? 0 1 4 8 420222 ??????udVNoS? 取整數(shù)位 1016 個 則： mmmtNAt a ??????? 考慮到塔的直徑較大。必須采用分塊式塔板，而各分塊板的支承與銜接也要占去一部分泡鼓區(qū)面積，因此排間距不宜采用 84mm，而應(yīng)小于此值，故取 mmt 65?? smu / 1 6 80 4 8 202 ????? ?????? VuF ? 閥孔動能因數(shù) 02F? 變化不大，仍在 9~12 范圍內(nèi) 氣相通過浮閥塔板的壓降 可根據(jù) ?hhhh lcP ??? 計(jì)算 精餾段 （ 1）干板阻力 smuVc/ 1??? ? 因 01u ＞ 10cu 故 mguh LVc 0 3 8 82 220111 ??? ????? ?? （ 2） 板上充氣液層阻力 ： 本設(shè)備分離水和乙醇的混合物，即液相為碳?xì)浠衔?，可? ?? mhh Ll 0 3 ???? ? （ 3）液體表面張力所造成的阻力 此阻力很小，可忽略不計(jì)。因此與氣體流經(jīng)塔板的壓降相當(dāng)?shù)母叨葹? mhP 0 7 3 3 ??? 123大學(xué) 2020屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 27 PaghP LpP 7 8 80 7 111 ?????? ? 提餾段 （ 1） 干板阻力 smuVc/ 2??? ? 因 02u ≦ 20cu 故 22L ?uch ? = = （ 2） 板上充氣液層阻力：本設(shè)備分離水和乙醇的混合物，即液相為碳?xì)浠衔铮扇? ?? mhh Ll 0 3 ???? ? （ 3）液體表面張力所造成的阻力 此阻力很小，可忽略不計(jì)。因此與氣體流經(jīng)塔板 的壓降相當(dāng)?shù)母叨葹? mh P 0 6 3 3 ??? PaghP LpP 222 ?????? ? 淹塔 為防止發(fā)生淹塔現(xiàn)象，要求控制降液管中清液高度 ，)( wTd hHH ?? ? dLpd hhhH ???即 精餾段 （ 1） 單層氣體通過塔板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?mhp ? （ 2）液體通過降液管的壓頭損失，因不設(shè)進(jìn)口堰 mhl Lh w Sd ) ()( 22020 ????? （ 3）板上液層高度 ，mhL ? mH d ????則 取 ?? ，已選定 mhmH wT 0 3 4 1 ?? ， 123大學(xué) 2020屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 28 則 mhH wT )0 3 4 ( ????? ）（? 可見 1dH ＜ 1）（ wT hH ?? ，所以符合防止淹塔的要求 提餾段 （ 1） 單層氣體通過塔板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?mhp ? （ 2）液體通過降液管的壓頭損失 mhl Lh w Sd 0 1 )0 3 4 0 2 2 (1 5 )(1 5 22022 ????? （ 3）板上液層高度 mHmh dL 1 5 1 6 2 ????? ，則 取 ?? ，已選定 mhmH wT ` 2 ?? ， 則 mhH wT 3 9 )0 3 ( ????? ）（? 可見 2dH ＜ 2）（ wT hH ?? ，所以符合防止淹塔的要求 塔板負(fù)荷性能圖 霧沫夾帶線 泛點(diǎn)率 = %1 0 0 11111???bFLSVLVSAKCZLV ?? ? 據(jù)此可作出負(fù)荷性能圖中的霧沫夾帶線，按泛點(diǎn)率 85%計(jì)算 精餾段： ??? ???? SS LV 整理得： ?? SS LV 即 ： SS LV ?? 提餾段： 123大學(xué) 2020屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 29 2 6??? ?????? SS LV 整理得： 3 ???? SS LV 即 ： SS LV ???? ∴ 得坐標(biāo) 點(diǎn)數(shù)據(jù)如下： 表 53 霧沫夾帶線數(shù)據(jù) Table 53 entrainment line data 液泛線 dLlcdLpwT hhhhhhhhhH ????????? ?? )（ 由此可確定液泛線，忽略式中 ?h ?????? ???????? 3/202020 )3600(1000 )1()()( w Sww SLvwT l LEhhl LguhH ???? 而 :NdVu S200 4?? 精餾段： ????????? ??? 22222)()( SS LV ?????? ??? 3/23/2)(10002 . 8 40 . 0 3 4 40 . 5 )(1 SLE 精餾段 SL ）（ sm/3 精餾段 SV ）（ sm/3 提餾段 SL? ）（ sm/3 提餾段 SV? ）（ sm/3 123大學(xué) 2020屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 30 3/2224 SSS LLV ????? ? 整理得： 3/222 2 8 6 1 6 6 9 8 5 SSS LLV ??? 提餾段： ??????? ???? )( . 222SV ?????? ??????? 3/23/222 )(10002. 840. 0380. 5)(1)( SS LEL 3/2225 8 7 5 SSS LLV ???????? ? 整理得： 3/222 1 0 8 1 54 0 0 8 6 44 0 1 2 SSS LLV ?????? 表 54 在操作范圍內(nèi)任意取若干個對應(yīng)值 Table 54 in the operating range of any number of corresponding values taken 精餾段 )/( 3 smLS 精餾段 )/( 3 smVS 提餾段 )/( 3 smVS? 液相負(fù)荷上限 線 液體的最大流量應(yīng)保證降液管中停留時間不低于 3～ 5s 液體降液管內(nèi)停留時間 3??STfLHA? ～ s5 以 s5?? 作為液體在降液管內(nèi)停留時間的下限 則： smHAL TfS / )( 3m a x ???? 漏液線 對 于 1F 型重閥，依 50?F 作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則0204 NudVS ?? 123大學(xué) 2020屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 31 精餾段 smVS / 51 1 6 80 4 )( 32m i n1 ????? ? 提餾段 smVS / 51 1 6 80 4 )( 32m i n2 ????? ? 液相負(fù)荷下限線 取堰上高度 ?owh 作為液相負(fù)荷下限條件作出液相負(fù)荷下限線，該線為與氣相流量無關(guān)的豎直線 0 0 )(3 6 0 01 0 0 3/2m i n ???????wSl LE 取 ?E 則 smlL wS /0 0 1 8 6 0 0) 1 0 0 ()( 32/3m i n ???? 由以上 各線 作出塔板負(fù)荷性能圖 由塔板負(fù)荷性能圖可看出： ① 在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn) p (設(shè)計(jì)點(diǎn) )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 按固定的液氣比 123大學(xué) 2020屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 32 圖 55 精餾 段 負(fù)荷性能圖 Figure 55 rectifying section load performance chart 圖 56 提 餾段 負(fù)荷性能圖 Figure 56 Load stripping section performance chart 123大學(xué) 2020屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 33 表 57 浮閥塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果 Table 57 valve tower process design calculations 項(xiàng)目 符號 單位 精餾段 提餾段 備注 塔徑 D m 板間距 TH m 塔板類型 單溢流弓形降液管 分塊式塔板 空塔氣速 u sm/ 堰長 wl m 堰高 wh m 板上液層高度 Lh m 降液管底隙高度 0h m 浮閥數(shù) N 1128 1128 等腰三角形叉 排同一排孔心距 相鄰橫排中心 距離 閥孔氣速 0u sm/ 浮閥動能因子 0F 臨界閥孔氣速 cu0 sm/ 孔心距 t m 排間距 t? m 單板壓降 pp? Pa 650 650 液體在降液管內(nèi)停留時間 ? s 20 降液管內(nèi)液層高度 dH m 液 相負(fù)荷上限 max)( SV sm/3 液 相負(fù)荷下限 in)( mSV sm/3 123大學(xué) 2020屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 34 第 六 章 塔附件設(shè)計(jì) 接管設(shè)計(jì) ⑴ 塔頂乙醇蒸汽出口管 由前面計(jì)算可知：塔頂乙醇蒸汽流量為 ，溫度 ℃ ，則體積流量為： V=MPmRT= 0 546 7 33 1 6 3 3 0 ? ??? ）（ =蒸汽流速 ， 取 u=20 m/s 則出口管面積 S= 360020 ? = 所以：出口管徑 d1=?S4= 查表可用規(guī)格： 12618?? ⑵ 回流液進(jìn)口管 已知：回流液溫度為 70℃ ， smLL LS / 3111 ??? ? 取液體流速 u=2m/s 則回流液入口管 d2= ?S4 = ?? ==130mm 查表可用規(guī)格： 6140?? ⑶ 塔底出料管 因塔底含醇 %，可近似為水，查表知 ， 100℃ 下水的密度為 1000kg/m3，而塔底出料流量為 ， 1000247。1000=取流速為 20m/s。 則出口管徑： d3= ?? = m 查表可用規(guī)格： 12618?? ⑷ 進(jìn)料管 123大學(xué) 2020屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 35 進(jìn)料狀態(tài)為 ℃ ， MPa， D=所以：進(jìn)料體積流量為： V= =進(jìn)料管流速取為 u=20m/s，則進(jìn)料管徑： d4= ?? = m 查表可用規(guī)格： 1