【正文】 K H2O KJ/kg0 ℃???? DD Tt )( ℃?????? DD Tt 塔釜： )1 2 0 .3 5 (0 ℃???? wW Tt )60 .18(212 ℃?????? wW Tt 由《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)手冊》查得如下數(shù)據(jù)： 表 31 比熱容、汽化熱數(shù)據(jù)表 CP(比熱容 ) HV(汽化熱 ) 溫度 DME KJ/Kmol ② 塔板的氣相負(fù)荷上限完全由液相負(fù)荷上限線控制 ,操作下限由漏液線控制。 ② 塔板的氣相負(fù)荷上限完全由霧沫夾帶上限線控制 ,操作下限由漏 液線控制。 塔板負(fù)荷性能圖 (一 ) 霧沫夾帶上限線 按泛點率 =80％ 來計算，則 % ???bFLSvLvSAkcZLV ?? ? =80％ (1) 精餾段 %08%1 0 03 2 0 4 5 4 9 2 5 ????????? SS LV 整理得 VS= 在操作范圍內(nèi)任取若干個 LS值，算出相應(yīng)的 VS值列于下表： 表 218 操作范圍內(nèi) LS相應(yīng)的 VS LS /m3/s VS/m3/s (2) 提餾段 %80% ????????????SS LV 整理得 VS′ =′ 在操作范圍內(nèi)任取若干個 LS′值，算出相應(yīng)的 VS′值列于下表： 表 219 操作范圍內(nèi) LS′ 相應(yīng)的 VS′ LS ′ /m3/s VS′ /m3/s 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計 30 (二 ) 液泛線 ])3600(1000 )[1()()( 3222WSWooWSLoVwT l LEhhl LguhH ??????? ??? (1) 精餾段 按上式整理得 VS2=在操作范圍內(nèi)任取若干個 LS值，算出相應(yīng)的 VS值列于下表 ： 表 220 操作范圍內(nèi) LS相應(yīng)的 VS LS /m3/s VS/m3/s (2) 提餾段 按上式整理得 (VS′ )2=(LS′ )(LS′ )2/3 在操作范圍內(nèi)任取若干個 LS′值，算出相應(yīng)的 VS′值列于下表 ： 表 221 操作范圍內(nèi) LS′ 相應(yīng)的 VS′ LS ′ /m3/s VS′ /m3/s (三 ) 液相負(fù)荷上限線 以 5s 作為液體在降液管中停留時間的下限，則， 5m ax TfS HAL ?）（ (1) 精餾段 )/(00 754 a x smHAL TfS ????）（ (2) 提餾段 )/(04 24 15 x smHAL TfS ???????）（ (四 ) 漏液線 (氣相負(fù)荷下限線 ) 以 Fo=5 作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則： (1) 精餾段： )/m( 322m i n hNdV VoS ?????? ???）（ 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計 31 (2) 提餾段： )/m( 322m i n hNdV VoS ????????? ???）（ (五 ) 液相負(fù)荷下限線 對于平堰，一般取堰上液層高度 how=。 （二） 霧沫夾帶 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計 28 泛點率 = % ???bFLSvLvSAkcZLV ?? ? 泛點率 = % ??TFvLvSAkcV ?? ? (1) 精餾段 板上液體流經(jīng)長度： ZL=D2Wd= = (m) 板上液流面積： Ab=AT 2Af= = (m2) 取物性系數(shù) K=，由《化工原理》下冊 p170 圖 315 查 CF： 查得： CF= 泛點率%5 5 . 0 2%100%100?????????????bFLSvLvSAkcZLV??? 泛點率 =%% % ????? ?????TFvLvSAkcV ?? ? (2) 提餾段 板上液體流經(jīng)長度： ZL′ =D′ 2Wd′ = = (m) 板上液流面積： Ab′ =AT ′ 2Af′ = = (m2) 取物性系數(shù) K=，由《化工原理》下冊 p170 圖 315 查 CF： 查得： CF= 泛點率%%100%100????????????????????bFLSvLvSAkcZLV??? 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計 29 泛點率 =%2 6 .0 4%1002 .5 4 50 0 9 6 %100????? ??????????TFvLvSAkcV??? 對于直徑在 以上的塔，為避免過量霧沫夾帶，應(yīng)控制泛點率不超過 80％ 。 (一 ) 塔板壓降 氣相通過浮閥塔板的壓強(qiáng)降： ?hhhh lcp ??? (用塔內(nèi)液柱高度表示 ) (1) 干板阻力： hc 閥全開前（ oco uu ? ）：Loc uh ? 175 .? 閥全開后（ oco uu ? ）：guh L oVc ??2? 聯(lián)立以上兩式，解出臨界孔速 ocu ,得： 精餾段 ： )/( 82 smu voc ??? ? 提餾段： 38(m / s ) 82 ???? vocu ? 因為 uouoc，按閥全開前公式計算干板阻力： 精餾段： (m )17 ????Loc uh ? 提餾段： (m )17 ??????? Loc uh ? (2) 板上充氣液層阻力： hl 可取充氣系數(shù) ?o? 精餾段： )0 .0 2 8 ( mhh Lo ???? ?? 提餾段： )(0 3 mhh Lo ????? ?? (3) 液體表面張力所造成的阻力 ： ?h 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計 27 此阻力很小，忽略不計。 圖 26 提餾段的閥孔布置圖 按 N′ =150 重新核算孔速及閥動能因數(shù)： uo′ = 7 .9 0 2 ( m / s )4 22???????? NdVoS .9 0 20 ???? vo uF ? 閥孔因數(shù)變化不大，仍在 811 范圍內(nèi) 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計 26 塔板開孔率： %%10 0 56 5 ?????ouu 塔板流體力學(xué)驗算 為檢驗初步設(shè)計的塔板能否在較高的效率下正常操作，當(dāng)工藝設(shè)計完畢后 ,必須進(jìn)行塔板的流體力學(xué)驗算，驗算中若發(fā)現(xiàn)有不合適的地方，應(yīng)對有關(guān)工藝尺寸進(jìn)行調(diào)整，直到符合要求為止。 (2) 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 取閥孔動能因數(shù) Fo=9 閥孔氣速 uo′ =?voF?= 0(m /s) 89 ? 每層塔板上的浮閥數(shù) N′ = 1421 .4 1 64 22?????? ??ooSudV 取破沫區(qū)寬度： WS′ =75mm= (60~75mm 之間 ) 邊緣區(qū)寬度： WC′ =50mm= (30~50mm之間 ) 對于單溢流塔板，鼓泡區(qū)面積 Aa′ = ]s i n180[2 1222 RXRXRxo ??? ? 式中： (m ))(2 ?????????? ）（ Sd WWDX 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計 25 R= )( mWD C ???? Aa′ = )(m] i [2 21222 ???? ?o? 浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，精餾段取同一橫排的孔心距 t=，估算相鄰兩排孔中心線距離 t? (m ) ????? NtAat 該塔采用分塊式塔板，而各分塊的 支承與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距不宜采用 208 m m，故采用 t? =110 m m。 ③ 出口堰高 hW hL′ =hW′ +hOW′，即 0 .0 2 9 5 4 ( m )0 6 0 4 ???????? OWLW hhh ④ 降液管底隙高度 ho′ ho′ =hw′ == (m) ⑤ 弓形降液管寬度 Wd 和面積 Af ????DlW 查《化工原理》下冊，圖 312 得 )(0 . 3 1 8 12 . 5 4 2mAAA fTf ??????? ) 26 ( mWDW dd ??????? ⑥ 液體在液管中停留時間 θ θ′ = 5 . 4 ( s )0 . 0 3 6 8 20 . 4 00 . 3 1 8 1 (2) 溢流裝置 ① 堰長 lW′ 取堰長 lW′ =′ ,即 lW′ = =(m) ② 堰上液層高度 hOW′ hOW ′ = 32)( ??whlLE ，取 E≈ 1 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計 24 hOW′ = 0 . 0 6 0 4 6 ( m )) (11000 )(1000 3232 ??????whlLE hOW′ ，符合要求。 按 t=， t′ = m 以等腰三角形叉排方式作圖 (見以下圖 25)，排得閥數(shù)為 160 個。 ???S TfL HA 停留時間 θ5s，故降液管尺寸可用。一般 how 不應(yīng)小于 6mm,以免液體在堰上分布不均。）（ ?CC北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計 21 取安全系數(shù)為 ，則 u′ = maxu ′安全系數(shù) = = （ m/s） 塔徑： m)( 3 ??????? ?? uVD s 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整為 D′ = 則塔截面積： )(44 22 mDA T ?????? ?? 空塔氣速： u′ = )/ 565 ( smAVTs ???? 塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計 (一 ) 精餾段 板間距 HT=,取板上液層高度 hL= 塔徑 D= 根據(jù)塔徑和液體的流量，選用弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰，塔板采用單溢流和分塊式組裝。 s) 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計 18 0 .2 4 5LT )μ 9( αE ?? = ( )= ② 塔內(nèi)實際板數(shù) ??? TTP ENN 取實際板層數(shù)為 27 塊 (不包括再沸器 ) (七 ) 精餾段和提餾段實際板數(shù)的確定 ??? TP ENN 精精 取實際精餾段塔板數(shù)為 12 塊，提 餾段實際板數(shù)為 15 塊，進(jìn)料板的位置為由下往上數(shù)的第十六塊板 精餾塔主要尺寸計算 (一 ) 流量計算 表 217 相對分子質(zhì)量數(shù)據(jù)表 平均相對分子質(zhì)量 氣相 液相 精餾段 提餾段 (1) 進(jìn)料： DME： FxDME= 105 = 103(kg/h)=(kg/s) CH3OH： Fx CH3OH = 105 =(kg/h)=(kg/s) H2O： FxH2O= 105 = 105(kg/h)=(kg/s) (2) 精餾段： 氣相 流量： V=L+D=+=(kmol/h)=(kmol/s) = 104(kg/h)=(kg/s) )/( 3 smMVVvvs ???? ? )/( 33 hmV h ?? 液相流量 ： L=RD= =(kmol/h)=(kmol/s) = 104(kg/h)=(kg/s) 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計 19 )/(00 27 9 38 3 smMLLLLs ???? ? )/( 3 hmLh ? (3) 提餾段： 氣相流量： V＇ =V=(kmol/h)=(kmol/s)= 104(kg/h)=(kg/s) VS′ = )/( 3 smMV v v ????? Vh′ = 103(m3/h) 液相流量 ： L＇ =L+F=+6468= 103(kmol/h)=(kmol/s) = 105(kg/h)=(kg/s) LS＇ = )/( 3 smML L L ????? Lh＇ =(m3/h) (二 ) 塔徑的計算 （ 1）計算公式 uVD s?? ?4 D：塔徑（ m） sV ：塔內(nèi)氣體流量 sm/3 u：空塔內(nèi)氣速 m/s u=安全系數(shù) maxu maxu ：極限空塔氣速 m/s C：負(fù)荷系數(shù)（可由史密 .斯關(guān)聯(lián)圖查出） Lv ??、 ：分別為塔內(nèi)氣液兩相密度 3/mkg maxu = VVLC ? ?? ? （ 2）精餾段計算： 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計 20 ) (