【正文】 m CH3OH/ dyn/cm H2O/ dyn/cm 50 60 110 120 130 經(jīng)插值計(jì)算得 表 214 插值計(jì)算后表面張力數(shù)據(jù)表 溫度 /℃ DME/ dyn/cm CH3OH/ dyn/cm H2O/ dyn/cm 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 OHCHOHCHD M ED M EiiD xxX 33???? ??? ? = + +0=(dyn/cm) OHOHOHCHOHCHD MED MEiiF xxxX 2233 ????? ???? ? = + + =(dyn/cm) OHOHOHCHOHCHD MED MEiiW xxxX 2233 ????? ???? ? = 105 + + =(dyn/cm) 精餾段： ㎝)3 0 . 6 2 ( d y n /=) 2 (21)(21 ????? FD ??? 精 提餾段： ㎝)( d y n / 5 4 . 3 0=5 4 . 1 1 )( 5 4 . 5 021)(21 ????? FW ??? 提 表 215 工藝條件列表 精餾段 提餾段 平均密度 氣相 (kg/m3) 液相 液體表面張力 (dyn/cm) 液相 塔板數(shù)的確定 (一 ) 最小回流比 Rmin 的確定 ① 相對(duì)揮發(fā)度 本設(shè)計(jì)以 DME 為輕關(guān)鍵組分 A； CH3OH 為重關(guān)鍵組分 B； H2O 為非重關(guān)鍵組分 C；以重關(guān)鍵組分為基準(zhǔn)物，即 BB? =1。 s mPa s L? =∑ ix Li? = + + =(mPa）（ ?CC蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 空塔氣速： u= )/0. 8 14 6 (53 25 smAV Ts ?? （ 3）提餾段計(jì)算： ) ( ??????? ）（VLsVV?? 取板間距 HT′ =，取板上液層高度 hL′ = 則 HT′ hL′ ==(m) 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，由《化工原理》下冊 p158 圖 3— 7 史密斯關(guān)聯(lián)圖查得： C20′ = 由于物系表面張力為 dyn/cm，不 接近 C20 dyn/cm，故需校正： )/(0 . 8 9 9 a x smCuVVL ????? ????????? 取安全系數(shù)為 ，則 u′ = maxu ′安全系數(shù) = = （ m/s） 塔徑： m)(1 . 6 9 36 2 9 ??????? ?? uVD s 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整為 D′ = 則塔截面積： )(2 . 5 4 22 mDAT ?????? ?? 空塔氣速： u′ = )/0 . 5 5 6 5 (5 4 4 1 smAVTs ???? 塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (一 ) 精餾段 板間距 HT=,取板上液層高度 hL= 塔徑 D= 0 3 1 7 )20 (0 2 5 9 ??????? 。 (1) 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 hOW = 0. 01 39 2( m )) 87 (110 )(10 3232 ????whlLE hOW，符合要求。 ③ 出口堰高 hW hL=hW+hOW，即 0 . 0 5 6 0 8 ( m )0 1 3 9 ????? OWLW hhh ④ 降液管底隙高度 ho ho=== (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 )(80. 1071. 2mAAA fTf ????? )0 . 1 7 6 4 ( mWDW dd ????? ⑥ 液體在液管中停留時(shí)間 θ θ= 13. 7( s )0. 00 27430. 350. 10 78 (2) 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 取閥孔動(dòng)能因數(shù) Fo=10 閥孔氣速 uo=voF? = (m /s ) ? 每層塔板上的浮閥數(shù) N= 1586 . 6 5 1 . 2 5 44 22???? ??ooSudV 取破沫區(qū)寬度： WS=70mm= (60~75mm 之間 ) 邊緣區(qū)寬度： WC=50mm= (30~50mm 之間 ) 對(duì)于單溢流塔板，鼓泡區(qū)面積 Aa= ]s in1 8 0[2 1222 RXRXRxo ??? ? 式中： 0 . 4 5 3 6 ( m )0 . 0 7 )0 . 1 7 6 4(2 ??????? ）（ Sd WWDX R= )( mWDC ???? Aa= )1 . 0 3 2 ( m] 4 5 3 i 8 04 5 3 5 3 [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? 0 . 0 8 7 ( m )0 7 5 8 0 3 ????? 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 87 m m，故采用 t? =65 m m。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 圖 25 精餾段的閥孔布置圖 按 N=160 重新核算孔速及閥動(dòng)能因數(shù)： uo= 6 . 5 6 1 ( m / s )4 22???? ?? NdVoS 105 2 6 ???? vo uF ? 閥孔因數(shù)變化不大，仍在 8~11 范圍內(nèi) 塔板開孔率： %%1 0 06 . 5 6 10 . 8 1 4 6 ???ouu (二 ) 提餾段 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。一般 how 不應(yīng)小于 6mm,以免液體在堰上分布不均。 ???? ??STfLHA 停留時(shí)間 θ′ 5s，故降液管尺寸可用。 按 t=， t′ = (見以下圖 26)，排得閥數(shù)為 150 個(gè)。液體力學(xué)驗(yàn)算內(nèi)容有以下幾項(xiàng)：塔板壓降、液泛、霧沫夾帶、漏液及液面落差等。 因此，氣體流經(jīng)一層浮閥塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨葹椋? 精餾段： )0 . 0 6 4 8 9 ( mhhh cp ????? ? 提餾段： )0 . 0 6 6 9 6 ( mhhh cp ???????? ? 單板壓降： 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 精餾段： 4 7 7 . 3 ( P a ) 4 90 6 4 8 ?????? ghp Lpp ? 提餾段 ： 6 0 6 . 2 ( P a ) 2 20 6 6 9 ????????? ghp pp ?? (二 ) 淹塔 為防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清液層高度 )( WTd HHH ??? ， dLpd hhhH ??? (1) ph ：氣體通過塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨? (2) Lh ：板上液層高度 (3) dh ：液體通過降液管的壓頭損失 不設(shè)進(jìn)口堰，按 2)(oWSd hlLh ? 計(jì)算： 精餾段： m)0 . 0 0 0 5 5 4 3 ()0 . 0 5 0 0 0 0 2 7 4 (1 5 )(1 5 22 ????? oW Sd hl Lh 提餾段： 0. 05 78 0( m ))0. 02 35 ()( 22 ?????????oWSdhlLh 取 ?? 精餾段： )0 . 2 0 3 0 (0 . 0 5 6 0 8 )()( mhH wT ?????? 0 . 1 3 5 4 ( m )0 . 0 0 0 5 5 4 30 . 0 70 . 0 6 4 8 9 ??????? dLpd hhhH 提餾段： )0. 2148 (0. 0295 4)()( mhH wT ???????? 0 . 2 1 4 7 ( m )0 . 0 5 7 . 0 6 6 9 6 ??????????? dLpd hhhH 可見 )( wTd hHH ??? ， )( ?????? wTd hHH 符合防止淹塔的要求。以上計(jì)算出的泛點(diǎn)率均在 80％以下，故可知霧沫夾帶量能夠滿足 )(/)( 氣液 kgkgev ? 的要求。 故 ])(3600[ 32m in ?WSl LE （ E=1） 則 3 6 0 0) 1 0 0 00 0 ()( 23m in wS lL ??? (1) 精餾段： 0 0 0 7 7 6 6 0 ) 1 0 0 ()( 23m i n ????SL (2) 提餾段： 0 0 1 1 5 6 0 ) 1 0 0 00 0 ()( 23m i n ?????SL (六 ) 負(fù)荷性能圖 (1) 精餾段 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 精餾段負(fù)荷性能圖01230 Ls /m3/hVs/m3/h霧沫夾帶上限線液泛線液相負(fù)荷上限線漏液線液相負(fù)荷下限線操作線 圖 27 精餾段負(fù)荷性能圖 由塔板負(fù)荷性能圖 27 可以看出： ① 在任務(wù)規(guī) 定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn) P，處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。 ③ 按照固定的液氣比，由圖 27 查出以下數(shù)據(jù)： 塔板的氣相負(fù)荷上限： ? ?maxSV = sm/3 塔板的氣相負(fù)荷下限： ? ?minSV = sm/3 操作彈性： 6 3 inm a x ??）（ ）（ SSVV (2) 提餾段 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 42 提餾段負(fù)荷性能圖012340 Ls/m3/hVs/m3/h霧沫夾帶上限線液泛線液相負(fù)荷上限線漏液線液相負(fù)荷上限線操作線 圖 28 提餾段負(fù)荷性能圖 由塔板負(fù)荷性能圖 28 可以看出： ① 在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn) P，處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。 ③ 按照固定的液氣比，由圖 28 查出以下數(shù)據(jù)： 塔板的氣相負(fù)荷上限： ? ?maxSV = sm/3 塔板的氣相負(fù)荷下限： ? ?minSV = sm/3 操作彈性： inm a x ??）（ ）（ SSVV 塔高的計(jì)算 H=HD+(N2S) HT+SHT′ +HF+HB HD—— 塔頂空間，取 HT—— 塔板間距，精餾段 ，取提餾段取 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 43 HT′ —— 開有人孔的塔板間距，取 HF—— 進(jìn)料段高度，取 HB—— 塔底空間，假設(shè)塔釜有 3 分鐘的貯量，則 )(4252mDLtHLB ???????????? N—— 實(shí)際塔板數(shù)，前面算出實(shí)際板數(shù)為 27 塊 S—— 人孔數(shù)目，每隔 9 塊塔板設(shè)置一個(gè)人孔，取人孔兩個(gè) H=+14 +9 +2 ++=(m) 表 222 浮閥塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果 數(shù)值及說明 備注 精餾段 提餾段 塔徑 D,m 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 44 塔高 m 板間距 HT, m 塔板型式 單溢流弓形降液管 分塊式塔板 塔板 數(shù)（層） 12 15 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(gè) 160 150 等腰三角形叉排 閥孔氣速 uo,m/s 閥孔動(dòng)能因數(shù) F0 10 臨界閥孔氣速 uoc,m/s 孔心距 t,m 指同一橫排孔心距 排間距 t’ ,m 指相鄰二橫排的中心線距離 單板壓強(qiáng) P? ， Pa 液體在降液在管內(nèi)停留時(shí)間 ? ， S 降液管內(nèi)清液層高度Hd,m 泛點(diǎn)率 % 氣相負(fù)荷上限（ VS） max, sm/3 精餾段：霧沫夾帶控制 提餾段：液相負(fù)荷上限線控制 氣相負(fù)荷下限（ VS） min, sm/3 泄露控制 操作彈性 2． 35 1． 93 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 45 3 熱量衡算 數(shù)據(jù) 設(shè)基準(zhǔn)溫度為 0℃ ,則 塔頂： )(5 9 . 1