【正文】 ???? ??????進料板液相平均表面張力為 由 ，查手冊 [4]得8Ft?? ??092..?????由 ，查手冊 [4]? 1N/????.. ?精餾段液相平均表面張力為： ()/??提餾段液相平均表面張力為： (35..)/?全塔液相平均表面張力為： (.)/?? 液體平均粘度計算見 ，精餾段液相平均黏度 精餾塔的塔體工藝尺寸計算 精餾段的汽液相負荷 ???()27V?陜西理工學院畢業(yè)設計第 13 頁 共 58 頁提餾段的汽液相負荷 39。 ????39。3koml/hV精餾段的氣、液相體積流率為： 3...0/sVmsM=6ρ???提餾段的氣、液相體積流率為： ..8m/s39。Vmsρ?1054910236.39。LsM=??采用雙塔精餾進行甲醚分離，則該塔精餾段、提餾段汽液相體積流率為： ./ssV230msL?39。s=3239。..5/ssV??314017m2sL?由 式中的 C 由式 計算，其中 由史密斯關聯(lián)圖 [8]查取，圖maxLVuC?()L??20C的橫坐標為： 1/??????????????取板間距 ，板上液層高度 ，=.6mLh063TLh陜西理工學院畢業(yè)設計第 14 頁 共 58 頁圖 史密斯關聯(lián)圖查史密斯關聯(lián)圖得 =?????????=.35=取安全系數(shù)為 ，?..315/S4VDπu406==.按標準塔徑圓整后為 D=塔截面積為 ???實際空塔氣速為 =.3/s45u 提餾段塔徑的計算精餾段的汽液相負荷精餾段的氣、液相體積流率為 239。sV3=?陜西理工學院畢業(yè)設計第 15 頁 共 58 頁由 式中的 C 由式 計算，其中 由史密斯關聯(lián)圖查取，maxLVuC??()L??20C圖的橫坐標為： 1/??????????????取板間距 ，板上液層高度 ，=.6mLh0463TLh查史密斯關聯(lián)圖得 =??????????取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為：..???按標準塔徑圓整后為 D=塔截面積為 222=.45mTA?實際空塔氣速為： 精餾塔有效高度的計算精餾段有效高度為： (21)=NH???精 精 （ ）提餾段有效高度為： 3952提 提 （ ） m在進料板上方開一人孔，其高度為：故精餾塔的有效高度為： +????精 提 m塔頂及釜液上的汽液分離空間高度均取 ，裙座取 2m，則精餾塔的實際高度為： 2452=9?實 塔板主要工藝尺寸的計算 溢流裝置計算因塔徑 D＝，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。各項計算如下： 堰長 Lw取 Wl==19m? 溢流堰高度 hw由 LO?陜西理工學院畢業(yè)設計第 16 頁 共 58 頁選用平直堰，堰上液層高度 ???????近似取 E=1，則 2/==.6m19OWh???????故 . 弓形降液管寬度 Wd 和截面積 Af由 =查弓形降液管的參數(shù)圖 [6]，得 .故 2=0..??208dWD?依式 驗算液體在降液管中停留時間，即36fThAHL?0fh?.???故降液管設計合理。 降液管底隙高度 h0039。36hWLlu的一般經(jīng)驗數(shù)值為 取39。 .7~.28m/s39。?則 ?????故降液管底隙高度設計合理。選用凹形受液盤，深度 。39。50Whm? 塔板布置 塔板的分塊因 ，故塔板采用分塊板。查塔板分塊表得，塔板分為 6 塊。20D? 邊緣區(qū)寬度確定取 Ws=W =， Wc=39。 開孔區(qū)面積計算開孔區(qū)面積 按式 計算aA221sin80rxx?????????陜西理工學院畢業(yè)設計第 17 頁 共 58 頁其中 ()()???????.故 22212..??? ???? ?? ? 篩孔計算及排列本設計所處理的物系無腐蝕性，可選用 碳鋼板，取利孔直徑=3m?0md篩孔按正三角形排列，取孔中心距 t 為：0351mtd??篩孔數(shù)目 n 為個22...9315087At?開孔率為： %...?????????????td?氣體通過閥孔的氣速為： ==.289m/s3sVuA? 塔板的流體力學驗算 塔板壓降 干板阻力 hc計算干板阻力 由式 計算????????由 ，查干篩孔得流量系數(shù)圖 [7]得， 0/? ?故 液柱2890301c .h. ..??????????? 氣體通過液層的阻力 h1計算氣體通過液層的阻力 由式 計算L=?12120=9kg//F..()?查充氣系數(shù)關聯(lián)圖，得 。??液柱106430860WOhb().(..).????? 液體表面張力的阻力 hσ 計算液體表面張力的阻力 可按式 計算，即?0Lgd??液柱.??????氣體通過沒層塔板的液柱高度 可按下式計算，即Ph陜西理工學院畢業(yè)設計第 18 頁 共 58 頁液柱 10360320965mPch....?????氣體通過每層塔板的壓降為： （設計允許值）9521981kPa7pLg....???? 液面落差對于篩板塔，液面落差很小，且塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。 液沫夾帶液沫夾帶量由下式計算，即 ??????????2..?故 326357401/kg01/ ...??????????液 氣 液 氣故在本設計中液沫夾帶量 在允許范圍內。Ve 漏液對篩板塔，漏液點氣速 可由下式計算，即0,minu0,min04.(.)/LVuCh????? 720632619205.)./??? 91/s.實際孔速 0058,minuu?穩(wěn)定系數(shù)為： 0215,.?故在本設計中無明顯液漏。 液泛為防止塔內發(fā)生液泛，降液管內液層高度 Hd 應服從下式的關系，即 ()dTWHh???甲醚—甲醇—水物系屬一般物系，取 ，????=(4+.6)=23m而 dpLd?板上不設進口堰，h d 可由下式計算，即 液柱22022u39。1381.().(..?） 液柱960597d?? ??TWHh??故在本設計中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象。 塔板負荷性能圖 漏液線由 0,min0()/LVCh?????=0,in,i0SVA陜西理工學院畢業(yè)設計第 19 頁 共 58 頁LWOh??= 2/()10hwEl得 2/3,min .84{.[()]}/0hs wLVwVCAhEl??? = ..93?? 2/362.[()]??整理得 2/3, sVL??在操作數(shù)據(jù)內，任取幾個 值，依上式計算出 值，計算結果見表 4SSV表 漏液線 Ls，m 3/s 0 Vs，m 3/s 由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線（1） 液沫夾帶線以 = 液/kg 氣為限，求 關系如下vesVL由 ()aLTfuHh????..Ssa sTfVuA?()fLwoh??==oh2/32/????????故 2/32/() ss??? / / s sHh ??????????整理得 =S2/在操作范圍內，任取幾個值，依上式計算出值，計算結果于表 45表 液沫夾帶線Ls，m 3/s 0 Vs，m 3/s 由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線（2） 液相負荷下限線對于平直堰，取堰上液層高度 = 作為最小液體負荷標準。由式得owh陜西理工學院畢業(yè)設計第 20 頁 共 58 頁2/????????取 E=1，則 ,min284360Ls???????據(jù)此可作出與氣體流量無關的垂直液相負荷下限線（3） 液相負荷上限線以 =4s 作為液體在降液管中停留時間的下限，由 得? fTsAH=4L?? 3,???據(jù)此可作出與氣體流量無關的垂直液相負荷下限線（4） 液泛線令 ()dTwh??由 1。pLdpcLwohh???????聯(lián)立得 ()owcdH??忽略 ，將 與 ， 與 ， 與 的關系式代入上式，并整理得h?owSdSSV22/339。39。39。SVbc?式中 ()VLA?? 39。TwHh??? 2039。.153/()cl 2/3639。84()wdEl??將有關的數(shù)據(jù)代入，得 39。 .13(.)a???????? 39。4(64642b????(.)c? 2/33039。2810(.).?????????故 22/ ssVL? 在操作范圍內，任取幾個 Ls 依上式計算出 Vs 計算結果列于表 46表 液泛線Ls，m 3/s 0 Vs，m 3/s 由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線（5）根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的負荷性能圖，如圖所示陜西理工學院畢業(yè)設計第 21 頁 共 58 頁精 餾 塔 負 荷 性 能 圖0123456780 Vs圖 篩板塔的負荷性能圖在負荷性能圖上，作出操作點 A，連接 OA，即作出操作線，由圖可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為液漏控制，由上圖查得 ,?,?故操作彈性為 , 精餾塔接管尺寸計算 塔頂蒸氣出口管的直徑操作壓力不大時，蒸氣導管中常用流速為 12~20 m/s，蒸氣管的直徑為 ，其中4sVdu??塔頂蒸氣導管內徑 m 塔頂蒸氣量 m3/s，取 ，則Vds 12/sVu? ??查表取 5.? 回流管的直徑塔頂冷凝器械安裝在塔頂平臺時，回流液靠重力自流入塔內，流速 可取 ~ m/s。取Ru，?????查表取 ?? 進料管的直徑采用高位槽送料入塔，料液速度可取 ，取料液速度 ，則s/~4uF????陜西理工學院畢業(yè)設計第 22 頁 共 58 頁 進料管的直徑： ????查表取 ?? 塔底出料管的直徑一般可取塔底出料管的料液流速 為 ~ m/s，循環(huán)式再沸器取 ~ m/s，取塔底出料wu管的料液流速 為 m/s，則，塔底出料管的直徑 dw 為：=.8935WFLd????查表取 5??陜西理工學院畢業(yè)設計第 23 頁 共 58 頁5 甲醇精餾塔結構計算 設計方案的確定本設計任務為分離甲醇－水混合物。對于二元混合物的分離，應采用連續(xù)精餾流程。設計中采用泡點進料，將原料液通過預熱器加熱至泡點后送入精餾塔內。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點下一部分加回流至塔內，其余部分經(jīng)產品冷卻器冷卻后送至儲罐。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產品經(jīng)冷卻后送至儲罐。 精餾塔的物料衡算 原料液及塔頂和塔底的摩爾分率甲醇的摩爾質量 MA=32kg/kmol水的摩爾質量 MB=18kg/??? 原料液及塔頂和塔底產品的平均摩爾質量MF= 32+() 18=?MD = 32+() 18 =?MW = 32+() 18 = 物料衡算原料處理量 F=W1=總物料衡算 F=D+W甲醇物料衡算 =+?聯(lián)立解得 D= W= 塔板數(shù)的確定 理論板層數(shù)的求取 相對揮發(fā)度的求取由 ，再根據(jù)表 51[7]數(shù)據(jù)可得到不同溫度下的揮發(fā)度，見表 52)1(Ayx???表 氣液平衡數(shù)據(jù)溫度/℃ x Y 溫度/℃ X Y100 表 揮發(fā)度溫度/℃ 揮發(fā)度 溫度/℃ 揮發(fā)度 78 陜西理工學院畢業(yè)設計第 24 頁 共 58 頁 66 所以 ??????m 求最小回流比及操作回流比泡點進料： .)154()1(y ??????mq故最小回流比為：= =inRDqxy..0).(取操作回流比為：R=2 =2 =? 求精餾塔的氣、液相負荷 =? ()=1V?39。 463+2F .kol/h 求操作線方程精餾段操作線方程為 （a）1 n170914x560x4222DnnRx..y ..???????提餾段操作線方程 （b）39。39。39。139。 ????? mmm 采用逐板法求理論板層數(shù)由 得 qqxy=+()?y)1(??將 = 代入得相平衡方程 （c）)1(x???聯(lián)立（a） 、 （b） 、 （c ）式，可自上而下逐板計算所需理論板數(shù)。因塔頂為全凝則 由（c）式求得第一塊板下降液體組成 ??????利用（a）式計算第二塊板上升蒸汽組成為： 7260y12?交替使用式（a）和式（c ）直到 ，然后改用提餾段操作線方程，直到 為止。nFx?nWx?計算結果見表 3。陜西理工