【正文】 管 徑 計 算 如 下 ： FsuVD ?4? ，取 μF=， ρF=3 VF=VS= ? =。 表 52 篩板塔設計結果 序號 項 目 數(shù)值 序號 項 目 數(shù)值 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 精餾塔高度 H/m 塔徑 D/m 板間距 HT/m 溢流型式 降液管型式 堰長 lw/m 堰高 hw/m 板上液層高度 hl/m 堰上液層高度 how/m 降液管底隙高度 ho/m 篩孔直徑 d0/m 篩孔數(shù)目 25 0. 50 單溢流 弓形 1. 92 0. 05 0. 07 0. 02 0. 041 0. 005 13604 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 孔心距 t/mm 安定區(qū)寬度 WS/m 邊緣區(qū)寬度 WC/m 鼓泡區(qū)面積 Aa/m2 開孔率 % 空塔氣速 u/(m/s) 篩孔氣速 u0/(m/s) 穩(wěn)定系數(shù) K 每層塔板壓降 ? Pp/pa 汽相負荷上限 VS， max/(m3/s) 汽相負荷下限 VS， max/(m3/s) 操作彈性 0. 15 0. 1 0. 07 1. 39 10 1. 45 2. 47 4. 20 1. 04 4. 038 27 第六章 板式塔的結構 接管 進料管 進 料 管 的 結 構 類 型 很 多 ， 有 直 管 進 料 管 ， 彎 管 進 料 管 ， T 進 料 管 。 篩板塔的負荷性能圖 根據(jù)以上各方程，可作出篩板塔的負荷性能圖，見圖 51。??????????cb ? ? 6 7 6 0 32339。 ????????????? ???? ?a ? ?? ? 4 1 5 2 0 239。3 6 0 。2039。 hl=hW+hOW 由此可得 φ(HT)+( φβ1) hOW=(β+1) hOW+ hc+hd+hσ 忽略 hσ，把 hOW 與 LS； hd 與 LS； hC與 VS的關系式代入得 a`VS2=b`c`LS2d`LS32 式中 ? ? ?????????LVcAa ??20039。 hp=hc+hL+hσ。 液沫夾帶 ????????????fTaLv hHue ? 其中 μa=； Hf=== ev= 36 ?????? ???? ?? = /kg氣 (＜ /kg氣 ) 故液沫夾帶量在允許范圍內(nèi) 塔板負荷性能圖 漏液線 由 μ0min= m in020m in, 4 nudVs ??=13604= 由 此可以作出水平漏液線 1(與液體流量無關 ) 液沫夾帶線 以 ev= /kg氣為限，求得 SS LV ~ 關系如下 : ????????????fTav hH ueL?；84 SSfT Sa VVAA Vu ????? hf==(hW+hOW)；已知 hW= hOW= 323232 Sswh LlllE ?????????????????? hf= ?????? ? Sl=+ HThf= 32Sl = LS32 24 所以 eV=32360 7 7 4 ?????????????????? ?????SSlV= 整理后得 VS= ,列表計算如下： LS/(m3/s) 0. 005 0. 010 0. 020 0. 030 VS/(m3/s) 液沫夾帶線 2 可根據(jù)上表數(shù)據(jù)作出。0 ?? ??ulL wh= hW－ h0=－ =＞ 所以降液管底隙高度設計合理，選用凹型受液盤，深度 hW`=50mm (4) 塔板布置：因 D＞ ，取 WS=； WC= (5) 篩孔： 本 設 計 中 所 處 理 的 物 系 有 腐 蝕 性 ，擬 采用 δ=，篩孔直徑 d0=2δ=5mm篩孔按正三角形排列，取孔中心距 t=3d0=15mm 篩孔數(shù)目 n= Aa式中 ???????? ??? ? rxrxrxA a 1222 s in1 8 02 ? ? ? ? ?mWDrmWWDxcsd???????????? 則 21222 i n180 mA a ????????? ????? ?? 所以 3 6 0 30 1 5 2 ???n取值 n=13604 個 22 開孔率 %100 1 0 0 0 0 220 ??????????????? td? 流體力學驗算 塔板壓降 氣體通過第一層塔板的壓降 hp=hc+hl+hσ (1) 干板壓降 ?????????????????LVc cuh ??2000 5 式中 0u 為氣體通過篩孔的速度 smndVu s / 3 6 0 40 0 42200 ?????? ?? 由 ??d =2，由干篩孔流量系數(shù)圖可知 c0= 于是 ????????????? 2ch=(液柱 ) 氣體通過充氣液層的壓降 hL=βhl μa=6 ??? fT s AA V= 則氣相動能因子 F0= ???????? ???? 2121 / 0 mskguVa ? 由充氣系數(shù)關聯(lián)圖，得 β= 故 hL=βhl==(液柱 ) 液體表面張力所產(chǎn)生的壓降 30 ?????? ?gdhLL? ?? =(液柱 ) 這 個 結 果 表 明 ， 由 液 體 表 面 張 力 所 產(chǎn) 生 的 壓 降 很 小 ， 可 忽 略 不 計 。Wd=== 檢驗液體在降液管中停留時間 θ=hTfL HA3600 = 3 6 0 00 1 2 5 7 6 0 0 ? ?? =＞ 5s；由此判斷降液管設計合理。 塔板設計 根 據(jù) 塔 板 的 產(chǎn) 能 、 結 構 、 造 價 等 實 際 情 況 進 行 比 較 ， 選 擇 采 用 篩 板 塔 。S 由此解得 ET=()= 塔的有效高度 Z= ???????? ?1TTENHT 其中： NT—塔內(nèi)所需理論板層數(shù) HT—塔板間距 m(取 HT=) 則 Z= ?????? ?= 22m。 19 相對揮發(fā)度 α= = (2) 回流比 設定為泡點進料， Rmin= ? ??????? ???? FDFD xxxx 1111 ??= ? ??????? ? ??? 0 5 5 9 4 5 5 5 9 4 5 1 解得 Rmin=；取 R===； (3) 理論塔板數(shù) (簡捷法 ) 全回流時： Nmin= ?lg11lg ?????? ???????? ?????????? W WDD xxxx－ 1= 108 . 4 3108 . 4 319 4 5 9 4 5 44?????? ???????? ? ???????? ? － 1 解得 Nmin= 那么 1min??RRR = ?? =，從吉利蘭圖上查得2min??NNN = ??NN = 解得 N=，取值 N=27 精餾段 Nmin= ?lg11lg ?????? ???????? ?????????? F FDD xxxx－ 1= 0 2 7 0 2 7 9 4 5 9 4 5 ?????? ?????? ???????? － 1= 那么 1min??RRR = ?? =，從吉利蘭圖上查得21 min1 ??N NN= ??NN= 解得 N1=；由此確定從塔頂往下數(shù)第 12 層板為加料板。 塔內(nèi)壓力設為常壓 P=101. 3kpa，水和醋酸的安托尼常數(shù)見表 51。K，循環(huán)量 Wkg/h， Δt=313－ 298=15K，則 W= ? =； Q釜 == kJ/ h 再沸器的熱負荷 以單位時間為基準，則 QB=V``IVW+WILWL`ILM+QL 式中 QB=再沸器的熱負荷 (kJ/h)； QL=再沸器的熱損失 (kJ/h)； IVW =再沸器中上升蒸汽的焓 (kJ/kmol)； ILW=釜殘液的焓 (kJ/kmol)； ILM=提餾段底層塔板下降液體的焓 (kJ/kmol)。 C=++++ C= kJ/kg 式中： WC=冷卻介質(zhì)消耗量 (kg/h)； cpc=冷卻介質(zhì)的比熱容 [kJ/(kgK，循環(huán)量 Wkg/h， Δt=313－ 298=15K，則 W= ? = 冷卻用水量 設定水的進口溫度為 298K，出口溫度為 318K， Δt=26K，則需用水量 Wˊ= ? = t/h Q損 =Q入 1%== kJ/h 16 安全系數(shù) α取 ，則 水用量 =Wˊ= t/h或者 m3/h 表 48 熱量衡算結果 輸入 輸出 項目 kJ/h 項目 kJ/h 氧化液 輸入熱 0 氧化液 熱損 循環(huán)液移走 (差值 ) 總計 精餾段熱量衡算 表 49 精餾塔物料衡算結果 進料 出料 含量 (%) 質(zhì)量 (kg) 含量 (%) 質(zhì)量 (kg) 氧化液 醋 酸 水 甲酸 乙醛 三聚乙醛 18 餾出液 醋酸 水 甲酸 釜殘液 醋酸 水 甲酸 乙醛 三聚乙醛 3 18 總計 M 餾出液 = M 釜殘液 = 4 . 醋酸 回收塔冷凝器熱量衡算 F,xF,IF V, IVD D, xD,ILD L, xD,ILD L`Ilmw QC V`Ivw W, xW,ILW QB 17 圖 41 精餾段熱量衡算 對圖 41全凝器做熱量衡算，以單位時間為基準，忽略熱量損失，則 QC=VIVD(LILD+DILD)；其中 V=L+D=(R+1)D， 代入上式整理得 QC=VIVD(LILD+DILD) = (R+1)D (IVDILD) 式中： QC=全凝器的熱負荷 (kJ/h)； IVD=塔頂上升蒸汽的焓 (kJ/kmol)； ILD=塔頂餾出液的焓 (kJ/kmol)。K，循環(huán)量 Wkg/h， Δt=313－ 298=15K，則 W= 3?? =(2) 冷卻用水量 設定水的進口溫度為 298K，出口溫度為 318K， Δt=26K，則需用水量 Wˊ= 3?? =安全系數(shù) α取 ，則水用量 =Wˊ= t/h或者 m3/h 蒸發(fā)器熱量衡算 表 47 蒸發(fā)器物料衡算結果 進料 出料 含量 (%) 質(zhì)量 (kg) 含量 (%) 質(zhì)量 (kg) 氧化液 醋酸 水 甲酸 乙醛 三聚乙醛 醋酸錳 18 A 蒸發(fā)器氣相 醋酸 水 甲酸 乙醛 三聚乙醛 醋酸錳 18 B 蒸發(fā)器液相 醋酸 水 甲酸 乙醛 三聚乙醛 醋酸錳 總計 A= B=