【正文】 圖 浮閥排列方式 取用一橫排孔心距 t =75 mm= m，分析鼓泡區(qū)內(nèi)閥孔內(nèi)的幾何關(guān)系可知，同一排的閥孔中心距 t? 符合下式： taNAt?? 式 () 式中 aA — 鼓泡區(qū)面積 tN — 閥孔總數(shù) ????? taNAtm 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 63 頁 考慮到塔的直徑較大，必須采用分塊式塔板， D =3 m，故采用分為六塊式，而各分塊板的支承與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距采用 80 mm，而應(yīng)小于此值，故取 t? = 60 mm = m，按 t = 75 mm， t? = 60 mm 以等腰三角形叉排方式作圖。 開孔率 ??????? td? 式 () % 2????????? 氣體通過閥孔的氣速為 smAVu SS ???? 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算 氣相通過浮閥塔板的壓強(qiáng)降 ?hhhh cp ??? 1 式 () 干板阻力 Loc uh ?? 式 () )( ??ch 液柱 本設(shè)備分離為碳?xì)浠衔?，可取充氣系?shù) ? = Lhh ??1 式 () 0 3 ???h m 液柱 液柱高度 液體面積張力 所造成的阻力，此阻力很小，忽略不計(jì) .因此，與氣體流徑一層浮閥塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨葹? 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 64 頁 mh p 0 7 3 3 ??? 液柱 則單板壓降 ghP Lpp ??? 式 () 1 4 60 7 ?????? pP kpa(設(shè)計(jì)允許值 ) 液泛 為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清液層高度，? ?wTd hHH ??? ， dH 可用式 dLpd hhhH ??? 計(jì)算 與氣體通過塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨?ph ?ph m 液柱 液體通過降液管的壓頭損失，因不設(shè)進(jìn)口堰，即 dh = (ohlLws )2 式 () dh = ( ?? )2= m 液柱 板上液層高度 前已選定板上液層高度為 ?h = m 則 0 9 7 ????dH m 取 ?? ， ?TH m， ?wh m，則 ? ? ? ? 2 4 ???? wT hH? m 可見 ? ?wTd hHH ??? ，符合防止液泛的要求。 霧沫夾帶 泛點(diǎn)率 = %1 0 ???bFLSVLVsAKCZLV ?? ? 式 () 或泛點(diǎn) 率 =TFVLVSAKCV???? 100% 式 () 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 65 頁 此系統(tǒng)，無泡沫，可按取物性系數(shù) K=， 板上液體流徑長度為 dL WDZ 2?? 式 () ZL = 32 ????LZ m 板上液流面積為 STb AAA 2?? 式 () 4 5 6 mA b ????? 查中國石化集團(tuán)上海工程有限公司 .化工工藝設(shè)計(jì)手冊（第四版上冊），北京 :化學(xué)工業(yè)出版社， 2021，圖 1265 得泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù) ?FC ，將以上數(shù)據(jù)帶入下公式得 % ??? ??????泛點(diǎn)率 % ???? ???泛點(diǎn)率 根 據(jù)兩式計(jì)算出的泛點(diǎn)率都在 80%以下，故可知霧沫夾帶量能夠滿足ev kg(液 )/kg(氣 )的要求。 塔板負(fù)荷性能圖 霧沫夾帶線 bFLSVLVsAKCZLV ??? ???泛點(diǎn)率 按泛點(diǎn)率為 80%計(jì)算如下 ???? SS LV = 整理得： 5 6 ?? SS LV 由上式可以看出霧沫夾帶線為直本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 66 頁 線，則在操作范圍內(nèi)任意取三個 SL 值，以此列出表 表 32 霧沫夾帶線數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 1 2 3 Ls(m3/s) Vs(m3/s) 做出霧沫夾帶線。 2 4 )( 01 ?????????? dLcdLpwT hhhhhhhhhH? ? ? ? ? ??????????????????????????????3202020 36001000 w SwW SLvwT lLEhhLLguhH ???? 整理得 )( 59 22 ???SSS LLV 以此列出表 33 表 33 液泛線數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 1 2 3 Ls(m3/s) Vs(m3/s) 做出液泛線。 液相負(fù)荷上限線 液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時(shí)間不低于 3~5 秒，可得 sL HAh Tf 5~33600 ??? 式 () 以 θ=5s 作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，則 5)(max TfS HAL ? 式 () smLS 3m a x )( ??? 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 67 頁 求出上限液體流量 Ls 值 (常數(shù) )。在 VsLs 圖上液相負(fù)荷上限線為與 氣體流量 Vs 無關(guān)的豎直線。 漏液線 對于 F1 型重閥，依 500 ?? vUF ? 計(jì)算，則vU ?50 ? ，可得： 024 NUdV mS ?? 式 () ? ?smFNdVvmS3202 5929)(44 ????? ??? 據(jù)此做出與液體流量無關(guān)的水平漏液線。 液相負(fù)荷下限線 取堰上液層高度 mhow ? 作為液相負(fù)荷下限條件，依 owh 的計(jì)算出 sL的下限值，依此做出下限線，該線汽相流量無關(guān)的豎直線。 32m in)( ??????? wSow lLEh 式 () 取 E=1，則可得 smLS 3max)( ? (Ls)min= m3/s 塔板的負(fù)荷性能圖 按上述方法進(jìn)行流體力學(xué)驗(yàn)算后，還應(yīng)繪出塔板的負(fù)荷性能圖，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性，做出塔板的負(fù)荷性能圖如下圖 所示 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 68 頁 圖 塔板負(fù)荷性能圖 由塔板負(fù)荷性能圖可以看出： ① 任務(wù)規(guī)定的汽、夜負(fù)荷下操作 P(設(shè)計(jì)點(diǎn) )，處于適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。 ② 塔板的氣相負(fù)荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制。 ③ 按照固定的液氣比，由圖 查出塔板的氣相負(fù)荷上限 (Vs)max=，氣相負(fù)荷下限 (Vs)min= m3/s，得 操作彈性 = ? 計(jì)算結(jié)果匯總 所設(shè)計(jì)的浮閥塔的主要結(jié)果匯總于表 34。 項(xiàng)目 數(shù)值及說明 備注 實(shí)際塔板數(shù)（塊） 44 塔徑 D/m 3 板間距 HT/m 塔高 Z（ m） 塔板形式 單溢流弓形降液管 分塊式塔板 空塔氣速 u/(m/s) 堰長 lw/m 堰高 hw/m 降液管底隙高度 ho/m 浮閥數(shù) N/個 929 等腰三角形叉排 閥孔氣速 uo/(m/s) 臨界閥孔氣速 uoc/(m/s) 孔心距 t/m 同一橫排孔心距 排間距 t39。/m 相鄰橫排中心線距離 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 69 頁 預(yù)精餾塔附件選型 管口設(shè)計(jì) uVd s?4? 式 () 式中 Vs—流體的體積流量， m3/s u—流體在管口中的流速， m/s 流速 u 的經(jīng)驗(yàn)值可取為 對液體 u=~2 m/s 對蒸氣 u=20~50 m/s 對氣體 u=(~2)P/ρ 塔頂氣體出口 塔頂氣體流量 Vs = m3/s 取 u=50m/s， md ???? 圓整，塔頂氣體出口管徑為 230mm。使 用無縫熱軋鋼管，規(guī)格 GB8163—87。 回流口 回流液流量 Ls=取 u=， d2= ??= m 單板壓降Δ P/pa 液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間θ /s 降液管內(nèi)清液層高度 Hd/m 液柱 泛點(diǎn)率 % 氣相負(fù)荷上限 (Vs)max/(m3/s) 霧沫夾帶控制 氣相負(fù)荷下限 (Vs)min/(m3/s) 漏液控制 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 70 頁 圓整，回流口管徑為 140mm。使用無縫熱軋鋼管，規(guī)格 GB8163—87 (3)進(jìn)料口 進(jìn)料的主要組分為甲醇，取進(jìn)料液體密度 ρl=896 kg/m3 進(jìn)料液流量 Ls= 3600896 ? = m3/s 取 u= m/s， d3 = ??? 圓整，物料進(jìn)口管徑為 105mm。使用無縫熱軋鋼管，規(guī)格 GB8163—87 氮?dú)膺M(jìn)料口 N2 的質(zhì)量流量： kg/h 氣體流量 V= mmd ???? 圓整取 10mm 太小了，可以不再圖中畫出來。 塔底出料口 塔底出料的主要組分為甲醇，取進(jìn)料液體密度 ρl=896 kg/m3 塔底出料液流量 Ls = 3600896 ? = m3/s 取 u=， d5= ??= m 圓整，塔底出料口管徑為 104mm。使用無縫熱軋鋼管，規(guī)格 GB8163—87 ..6 蒸汽進(jìn)料口 塔底蒸汽為甲醇蒸汽，由前面的計(jì)算可知其流量 V= kmol/h，塔底溫度為 ℃ 故 smVs ?????? mmd 75 4 ???? 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 71 頁 圓整，塔底蒸汽入口管徑為 760mm。使用無縫熱軋鋼管，規(guī)格 GB8163—87 設(shè)備管口表 表 35 管口表 編號 用途或名稱 管外徑 mm N1 塔頂氣體出口 230 N2 回流口 105 N3 蒸汽進(jìn)料口 760 N4 原料進(jìn)料口 105 N5 塔底出料口 104 M1~5 人孔 600 總結(jié) （ 1） 甲醇四塔精餾流程中 ，預(yù) 精餾塔用來出輕組分，常壓塔和加壓塔組成雙效精餾以節(jié)省能量并分離出絕大部分精甲醇。回收塔的作用是回收其中的甲醇，降低排除廢水中醇的含量。 （ 2） 對于甲醇四塔精餾系統(tǒng)的 模擬，選用 NRTLRK 模型計(jì)算其氣液相行為，可以得到較好的模擬效果。 （ 3） 甲醇四塔精餾系統(tǒng)中，操作成本主要來源于加壓、常壓精餾塔，對加壓、常壓、精餾塔進(jìn)行模擬優(yōu)化可以最大降低消耗成本。 （ 4） 甲醇四塔精餾系統(tǒng)中，粗甲醇組分間可以形成多種共沸物，這些共沸物對加壓、常壓精餾塔影響較小。 （ 5） 本文利用化工模擬軟件對甲醇精餾系統(tǒng)進(jìn)行了單元操作模擬。通過回流比、餾出量和進(jìn)料位置進(jìn)行靈敏度分析從而優(yōu)化分離效果，實(shí)現(xiàn)了粗甲醇四塔精餾生產(chǎn)高頓度甲醇的工藝參數(shù)，為甲醇四塔精餾系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化提供有效可靠的依據(jù)。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 72 頁 參考文獻(xiàn) [1] 郭樹才 , 胡浩權(quán) . 煤化工工藝學(xué) . 北京 : 化學(xué)工業(yè)出版社 , [2] 宋維端 , 肖任堅(jiān) , 房鼎業(yè) . 甲醇工學(xué) [M]. 北京 : 化學(xué)工業(yè)出報(bào)社 , 1991 [3] 陳聲宗主編 . 化工設(shè)計(jì) . 北京 : 化學(xué)工業(yè)出版社 , [4] 董大勤編 . 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) . 北京 : 化學(xué)工業(yè)出版社 , [5] 鄭丹星 . 化工熱力學(xué)教程 [M]. 北京 : 化工石油出版社 , 2021 [6] 石東坡 . 甲醇四塔精餾流程的 Aspen 模擬與分析 [D], 湖北 : 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 , 2021 [7] 中 國石化集團(tuán)上海工程有限公司 . 化工工藝設(shè)計(jì)手冊（第四版上冊） , 北京 : 化學(xué)工業(yè)出版社 ,