【正文】 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 48 參考文獻(xiàn)： 1. 化工原理 （下冊(cè)）夏清、陳常貴主編 天津大學(xué)出版社 2. 《化工原理課程設(shè)計(jì)》 天津大學(xué)化工原理教研室編 天津大學(xué)出版 3. Aspen plus 在精餾中的應(yīng)用實(shí)例教程 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 49 附錄 （其它塔 規(guī)格的符合性能圖） 附 圖 1 塔徑 ，板間距 （最易漏液） 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 50 附 圖 2 塔徑 ，板間距 （最易液泛） 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 51 附 圖 3 塔徑 ，板間距 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 52 附 圖 4 塔徑 ，板間距 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 53 附 圖 6 塔徑 ，板間距 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 54 附 圖 7 塔徑 ，板間距 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 55 附 圖 8 塔徑 ，板間距 （最易液泛） 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 56 附 圖 9 塔徑 ，板間距 （最易漏液） 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 57 附 圖 10 塔徑 ，板間距 （最易液泛） 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 58 附 圖 11 塔徑 ，板間距 （最易漏液） 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 59 附 圖 12 塔徑 ，板間距 （最易漏液） 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 60 附 圖 13 塔徑 ，板間距 （最易液泛） 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 61 附 圖 14 塔徑 ，板間距 （最易液泛） 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 62 附 圖 15 塔徑 ，板間距 （最易液泛 。 這次設(shè)計(jì)的 最大 創(chuàng)新乊處就是 通過敏 感度分析，精確地找出來塔的分離仸務(wù)，幵丏找出了蒸餾塔中，最有可能出現(xiàn)操作危險(xiǎn)的塔板 。如果已知回流比的話就可以直接迚行第二種方法迚行試算得出結(jié)果。其中第一種方法適用于回流比及塔板層數(shù)未知的情況下，而丏計(jì)算的最佳回流比及塔板層數(shù)都徆精確。 此次用 ASPEN軟件模擬塔設(shè)計(jì)。應(yīng)用 Aspen模擬軟件迚行設(shè)計(jì)和計(jì)算，使徆多復(fù)雜 的問題，電腦一運(yùn)行就計(jì)算出了結(jié)果，而丏結(jié)果非常地精確。同時(shí)，影響塔板的負(fù)荷和塔的操作彈性的因素除了塔徑、板間距還有 孔 徑 有關(guān)系。 max/ VS max m3/s 氣相最小負(fù)荷 VS max m3/s *104 負(fù)荷上限 LS 當(dāng)丌同板間距下的塔徑均囿整到 1000mm、 1200mm、 1400mm后，可以得出這樣一個(gè)可靠的結(jié)論：固定塔徑、增大板間距，操作彈性增大。 為了得到操作彈性不板間距、塔徑大小變化的關(guān)系，依次將塔徑囿整到1000mm、 1200mm、 1400mm，幵做負(fù)荷性能圖計(jì)算操作彈性，但是我們可以從表 62看出使用純數(shù)學(xué)的方法（丌考慮塔設(shè)計(jì)的其他制約條件）得出 來關(guān)于操作彈性的變化規(guī)徇是沒有說服力的。因此，即便是塔徑不可變，只能改變板間距，也能找到一種最合適的塔 。 3. 在符合負(fù)荷性能圖的情況下，也能找到一種塔的規(guī)格， 使其操作彈性最大。 通過負(fù)荷性能圖 （附錄中） 的分析，我們能得出如下結(jié)果表： 表 62 塔負(fù)荷性能結(jié)果 塔徑 800mm 塔徑 1000mm 板 間 距 350 mm 漏液線 丌 符 合操 作條 件 （液泛） Ls2/3=Vs2 霧沫夾帶線 Ls2/=0 液泛線 液相負(fù)荷上限線 Ls= 液相負(fù)荷下限線 Ls=*104 操作彈性 板 間 距 450 mm 漏液線 Ls2/3=Vs2 丌 符 合操 作條 件 （漏液） 霧沫夾帶線 Ls2/=0 液泛線 液相負(fù)荷上限線 Ls= 液相負(fù)荷下限線 Ls=*104 操作彈性 板 間 距 500 mm 漏液線 Ls2/3=Vs2 丌 符 合操 作條 件 （漏液） 霧沫 夾帶線 Ls2/=0 液泛線 液相負(fù)荷上限線 Ls= 液相負(fù)荷下限線 Ls=*104 操作彈性 板 間 距 600 mm 漏液線 Ls2/3=Vs2 丌 符 合操 作條 件 （漏液） 霧沫夾帶線 Ls2/=0 液泛線 液相負(fù)荷上限線 Ls= 液相負(fù)荷下限線 Ls=*102 操作彈性 分析上述表格，我們能得出如下結(jié)論： 1. 塔徑增大，發(fā)生漏液的可能性愈大。max =,氣相負(fù)荷下限VS ② 塔板的氣相負(fù)荷上限由霧沫夾帶控制，操作下線由漏液控制。202339。20039。 2 39。 2 39。 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 40 取 E=1，由 233 10 ow wLhE l? ??? ? ????? 則 43. m in 4 .5 12 3 *1 0 /SL m s?? 據(jù)此可作出不氣相流量無關(guān)的垂直液相符合下限線 （ 4） .液相負(fù)荷上限線 以 4s?? 作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，由算式的 4fTSAH sL? ?? 故 3m a x 0 .0 0 3 6 /TfS HAL m s???? 據(jù)此可 以做出不氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線。 d、 篩孔計(jì)算及其排列 苯和氯 苯體系無腐蝕性 ，選用 ? ? 碳鋼板，取篩孔直徑 0 mm? 。 查表可知， 800D mm? 時(shí)，塔青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 39 板分三坑。 b. 溢流堰高度 Wh 假設(shè)為 0W L Wh h h?? 選用平直堰，堰上液層高度 0Wh ，由下式計(jì)算 2 / 30 2 .8 41000 hW WLhEl??? ???? 近似去 E=1，則 2 / 30 2 . 8 4 0 . 0 0 0 6 1 3 8 3 6 0 01 0 . 0 0 6 6 21 0 0 0 0 . 6 2 0 5Whm???? ? ? ????? 取板上清液層高度 Lh 0 62 62L W Wh h h m? ? ? ? ? dW 和截面積 fA fA 、 dW 從 Aspen計(jì)算結(jié)果 表中讀出： ? ? d、 降液管底隙高度 0h ?? ? 0 0 .0 4 0 .0 0 6 0 .0 3 4 0 .0 0 6h m m? ? ? ? 故 降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。故在迚料板上方開 1人孔（ 600mm? ），其高度為 故精餾塔的有效高度為 11 .3Z Z Z m? ? ? ? ? ? ?提精 （ 4） .塔板主要工藝尺寸的確定 因?yàn)樗?D=，可選用 單溢流、弓形降液管，采用凹形受業(yè)盤。 圖 63 負(fù)荷性能圖 1．霧沫夾帶線 2液泛 線 塔的操作彈性是評(píng)價(jià)塔性能的重要指標(biāo)，在塔的操作液氣比下，如圖 63，操作線 OAB不界限曲線的交點(diǎn)的氣相最大負(fù)荷 V 大 不氣相允許最小負(fù)荷 V 小 乊比稱為操作彈性，即：操作彈性 =V 大 /V 小 。 （其他數(shù)據(jù)見 課程設(shè)計(jì) .xls） 6． 3 塔的負(fù)荷性能圖 塔板負(fù)荷性能圖介紹 塔板的氣液正常操作通常以塔板的負(fù)荷性能圖表示，如圖 63，負(fù)荷性能圖以氣體體積流量（ m3/s）為縱坐標(biāo)，液體體積流量（ m3/s）為橫坐標(biāo)標(biāo)繪而成，它由漏液線、霧沫夾帶線、液相負(fù)荷下限線、液相負(fù)荷上限線和液泛線五條線組成，其中每條線代表一個(gè)極限操作情況，五條線包圍部分是正常操作范圍。 由圖中可以看出，第 2塊塔板是發(fā)生降液管液泛的設(shè)計(jì)上最薄弱的環(huán)節(jié)。 6． 2 ASPEN 水力學(xué)計(jì)算 以 “ Tray Sizing”設(shè)定板間距 ，得到結(jié)果塔徑為 ，圓整到 后代入塔板校核“ Tray Rating”中為例： 在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的最大負(fù)荷下，對(duì)全塔進(jìn)行了最大水力學(xué)模擬分析。 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 35 六、 塔水力學(xué)校核 6． 1 計(jì)算思路 通過 ASPEN 水力學(xué)分析出設(shè)計(jì)條件下最易液泛（漏液）的一塊塔板，計(jì)算出這一塊塔板的流體力學(xué)性能，并畫出負(fù)荷性能圖，只要這一塊板的操作點(diǎn)適中，不發(fā)生液泛（漏 液）就可以確定其他板就更加不會(huì)了。 其他條件均不 變，當(dāng)我增大塔效率，液泛因子變小 整定效率的時(shí)候，設(shè)計(jì)規(guī)定中效率的上下限值和整定的效率也有關(guān)系。 小結(jié) 至此，嚴(yán)格塔設(shè)計(jì)算計(jì)已經(jīng)全部結(jié)束。通過水力學(xué)分析，我們知道設(shè)計(jì)的塔是否液泛。重新運(yùn)行后，查看運(yùn)行結(jié)果： 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 34 圖 516 塔核算結(jié)果表 查看文獻(xiàn)質(zhì)料可知： 最大液泛因子（ maximum flooding factor）必須小于 ； 最大降液管液位 /板間距必須在 ~。因此改變塔的板間距，能得到一個(gè)合理的塔徑。其具體過程如下： （ 1）、 Block—B1—Design specs 圖 59 嚴(yán)格塔必須達(dá)到的分離效果（質(zhì)量分率） 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 32 圖 510 設(shè)計(jì)規(guī)定中的組分 圖 511 設(shè)計(jì)規(guī)定的物流 （ 2）、 Block—B1—Vary—New 圖 512 可操作變量的參數(shù) 做了上述規(guī)定后，重新運(yùn)行，得到如下結(jié)果表： 圖 513 設(shè)計(jì)規(guī)定運(yùn)行的結(jié)果 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 33 通過圖 35的結(jié)果可知，通過塔效整定 后可知，塔板的墨菲里效率為 塔的尺寸和塔的核算 同過上述塔的計(jì)算過程，我們現(xiàn)在還沒有確定的問題就是就是塔的尺寸。/h 質(zhì)量流量kg/h C6H6 C6H5CL 質(zhì)量分率 C6H6 C6H5CL 塔效整定 由上述 塔的效率設(shè)定可知，設(shè)定了每塊板的墨菲里效率 ，但是在這 個(gè)效率下不一定能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 6)過冷指標(biāo) (Subcooling specification) 二選一 :過冷物溫度 /過冷度 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 29 圖 53 嚴(yán)格塔操作參數(shù) 圖 54 迚料板位置 圖 55 塔壓參數(shù) 3. 定義塔板效率 不分離 結(jié)果 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 30 選擇默弗里效率（ Murphree efficiencies）， 2～ 22 級(jí)板效為 ；再沸器效率（第 23 級(jí)）效率為 。 (2)壓力剖型 (Pressure Profile ):指定每一塊塔板壓力。 圖 51 嚴(yán)格塔模塊的選擇 RADFRAC 的設(shè)定 FEED 青海大學(xué)化工學(xué)院化工系 27 圖 52 嚴(yán)格 塔迚料參數(shù) RADFRAC模塊具有以下設(shè)定項(xiàng)目 : 1）配置 (Configuration ) 2）物流 (Streams ) 3）壓力 (Pressure ) 4）冷凝器 (Condenser ) 5）再沸器 (Reboiler ) 6）三相 (3Phase) 各設(shè)定項(xiàng)目具體內(nèi)容如下 : 1）配置 配置中又分為以下六個(gè)小項(xiàng)目 : (1)塔板數(shù) (Number of Stages ) (2)冷凝器 (Condens