【正文】 揮發(fā)度的計(jì)算 15 α = 3FWD ??? （ ） 計(jì)算得甲醇和水的平均相對(duì)揮發(fā)度： α = 表 塔頂產(chǎn)品、塔底產(chǎn)品、進(jìn)料液的泡點(diǎn)溫度及相對(duì)揮發(fā)度 理 論塔板層數(shù)的求取 （ 1）求最小回流比及操作回流比 因?yàn)樵O(shè)為泡點(diǎn)進(jìn)料，所以 q 線方程： qx = Fx 相平衡線方程：xxy )1(1 ?? ?? ?? （ ） 即 qx = xxy q )(1 ?? ?? 解得 ?qy 5 98 i n ???????qqqD xy yxR （ ） 操作回流比可取為最小回流比的 ～ 倍，所以 取 R = minR R= = 求精餾塔的氣、液相負(fù)荷 精餾段回流液量： DRL ?? = =（ kmol/h） 精餾段上升蒸汽量： DRV )1( ?? = =（ kmol/h） 提餾段回流液量： ??? FLL39。其 Excel 表格設(shè)計(jì)原理如下： 1yxD? （相平衡）→ 1x （精餾段操線）→ 2y → 2x → 3y →…→ 1?nx 計(jì)算到 1?nx Fx 則第 n1 塊塔板為進(jìn)料板 1?nx （相平衡）→ 1?ny （精餾段操線）→ nx → ny → 1?nx →…→ Nx 計(jì)算到 Nx Wx 則理論塔板數(shù)為 N 塊。 全塔效率和實(shí)際塔板層數(shù)的求取 根據(jù)奧康奈爾經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式計(jì)算全塔效率，該公式的使用范圍為αμ =~: ET=(αμ ) （ ） 式中 ET— 為全塔效率； α — 塔頂、塔底平均溫度下的相對(duì)揮發(fā)度； μ — 進(jìn)料液在塔頂、塔底平均溫度下的粘度， mPa 17 由 mt = 2D wtt ? =(+)/2= K，查液體粘度共線圖 [4]可得： μ A= mPa s 進(jìn)料液平均粘度依式 計(jì)算，即 ㏒ 10μ m=∑ xi㏒ 10μ i ㏒ 10 μ m = ㏒ 10（ ） + ㏒ 10（ ） （ ） 解得：μ m = mPa 求得精餾段塔板數(shù)為 20 塊，提餾段塔板數(shù)為 30 塊。VmM =(+)/2=39。m / 2. 33 mkgRTMP mVm ???? 液相平均密度計(jì)算 液相平均密度依下式計(jì)算，即 1/ ρ Lm=∑ ai/ρ i 塔頂液相平均密度的計(jì)算 由 Dt = K ，查有機(jī)液體的相對(duì)密度共線圖 [4]得： ρ A=ρ LDm= 8 0/0 0 1 5 6/9 9 8 1?=進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算 由 Ft = K，查有機(jī)液體的相對(duì)密度共線圖得 ρ A= ρ LFm= 6 3 1?=塔底液相平均密度的計(jì)算 由 wt = K，查有機(jī)液體的相對(duì)密度共線圖 [4]得 ρ A=ρ Lbm= 1?=精餾段液相平均密度為 ρ Lm=(+)/2=提餾液相平均密度為 ρ Lm =(+)/2=液體平均表面張力計(jì)算 液相平均表面張力依下式計(jì)算 ? LM=∑ xi? i 20 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算 由 Dt = K，查液體表面張力共線圖可得 ? A=? LDm= + =進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算 由 Ft = K，查液體表面張力共線圖可得 ? A =? LFm= + =塔底液相平均表面張力的計(jì)算 由 wt = K，查液體表面張力共線圖可得 ? A=? LWm= + =精餾段液 相平均表面張力為 ? Lm=(+)/2=提餾段液相平均表面張力為 ? Lm =(+)/2=液體平均粘度計(jì)算 液相平均粘度依下式計(jì)算，即 ㏒ 10μ Lm=∑ xi㏒ 10μ i 塔頂平均粘度的計(jì)算 由 Dt = K，查液體粘度共線圖 [4]可得 μ A=?s μ B=?s ㏒ 10 μ m = ㏒ 10（ ） + ㏒ 10（ ） μ LDm=?s 進(jìn)料板液相平均粘度的計(jì)算 由 Ft = K，查手冊(cè)可得 21 μ A=?s μ B=?s ㏒ 10μ LFm= ㏒ 10()+ ㏒ 10() μ LFm=?s 由 wt = K，查液體粘度共線圖可得 μ A=?s μ B=?s ㏒ 10 μ m = ㏒ 10（ ） + ㏒ 10（ ） μ LWm=?s 精餾段液相平均黏度為 μ Lm=(+)/2=?s 提餾段液相平均黏度為 μ Lm =(+)/2=?s 精餾塔的塔體工藝尺寸 塔徑的計(jì)算 精餾段的汽、液相體積流率為 Vs=VmVmVM?3600 = ?? =3/s Ls=LmLmLM?3600 = ?? = 103m3/s 提餾段的汽、液相體積流率為 Vs＇ = 39。39。3600 39。 LmLmML ?= ?? = 103m3/s 最大空塔氣速 umax由下式計(jì)算： umax=C ρ Lρ V ρV 其中 C=C20(? L20 ) 式中 C— 操作物系的負(fù)荷因子， m/s。 C20 由史密斯關(guān)聯(lián)圖 [4]查取， C20 的橫坐標(biāo)為 LhVh ( ρ L ρV )1/2 精餾段 2/1)(VLhhVL ?? = 3? ?? ( )1/2= 提餾段 2/1)39。(39。 VLhhVL ??= 360 360 3? ?? ( )1/2= 精餾段塔徑的計(jì)算 取板間距 HT=，板上液層高度 hL= HThL= 查史密斯關(guān)聯(lián)圖得 C20= 則 C=C20(? L20 )=（ ） = umax= ?=取安全系數(shù)為 。則空塔氣速為 23 U== D= 4Vsπ u = ??= 將精餾段、提餾段的塔徑取相同值，則整個(gè)塔的直徑按實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為： D= 則塔截面積為 AT=π 4 D2=π 4 = 實(shí)際空塔氣速為 u=TA Vs = = 精餾塔有效高度的計(jì)算 板式塔塔高可按下式計(jì)算，即： H=(n1) HT+(HPHT)nP+HB+HD+H1+H2 式中： H— 塔高， m； n— 實(shí)際塔板數(shù)； HT — 塔板間距， m。 nP— 人孔數(shù)； HB— 塔底空間高度， m。 H1— 封頭高度， m； H2— 裙座高度， m。所以采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭。選擇橢圓形封頭的壁厚為 5mm。封頭的高度等于封頭曲面高度加上直邊高度以及壁厚。本設(shè)計(jì)選擇停留時(shí)間為 10min。其距離應(yīng)大 24 于板間距，設(shè)該距離為 。3600WMLmW? = ?? = 103（ m3/s） HZ=TS A 6010W ?? = 1 .5 4 6010102 .0 6 3 ??? =(m) 故 HB=+= （ 3）塔頂空間 塔頂空間是塔頂?shù)谝粔K塔板到塔頂切線距離。本設(shè)計(jì)采用 HD= （ 4）人孔處板間距 因?yàn)?D1000mm,故需設(shè)人孔。采用人孔的直徑為 450mm，人孔伸出塔體長 200mm。 （ 5）裙座 裙式支座是由座圈、基礎(chǔ)環(huán)和地腳螺栓座組成。裙座高度是指從塔底封頭切線到基礎(chǔ)環(huán)之間的高度。裙座的座圈高度一般又工藝決定，有再沸器是為3~5m。 整個(gè)精餾塔的有效高度為 H=(501) +() 6++++3= 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 溢流堰 裝置計(jì)算 因塔徑 D=，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤 ,深度 hwˊ =50mm。 堰長 取 LW== = 溢流堰高度 hW 由 hW=hLhOW 25 選用平直堰，堰上液層高度由下式計(jì)算 hOW= E(WhLL )2/3 取上清液層高度 hL=60mm 近似取 E=1,則 精餾段 hOW= 1 ( 3 ?? )2/3= 故 hW== 提餾段 hOW＇ = 1 ( 360 3 ?? )2/3= 故 hW＇ == 取精餾段與提餾段出口堰 hW =hW＇ =。 弓形降液管寬度 Wd 和截面積 Af 由 DLW = 查弓形降液管參數(shù)曲線得 AfAT = WdD = 則 Af== = Wd= D= = 依下式驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間 精餾段 θ = 3600AfHTLh = 3 6 0 0101 .7 8 4 6 6 0 03 ?? ??= s＞ 5s 提餾段 θ＇ =3600AfHTLh = 3 6 0 0103 .9 0 4 6 6 0 03 ?? ??= s＞ 5s 故降液管設(shè)計(jì)合理。39。oh = Wh － oh ≧ ~ 且流速 ou? 在 ～ ，降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。 (2)邊緣區(qū)寬度確定 取 Ws= Ws′ = WC= 開孔區(qū)面積計(jì)算 Aa=2(x r2x2 +π r2180 sin1xr ) 其中 x=D2 (Wd+Ws)= (+)= r=D2 WC= = 故 Aa=2 ( 22 ? + 2? sin1 )= 浮閥個(gè)數(shù) n 及排列 精餾段浮閥個(gè)數(shù) n 及排列 取 F1 型浮閥，其閥孔直徑 d０ =39mm，初取閥孔動(dòng)能因子 0F =10，故閥孔的孔速 V00 ?Fu ? = =(m/s) 浮閥個(gè)數(shù) 202 2020s ????? udVn ?個(gè) 擬定塔板采用等腰三角形排列。 此處取 h＝ 65mm。 根據(jù)在塔板上布置得到的浮閥個(gè)數(shù)重新計(jì)算塔板的各參數(shù)。 ?Fu ? = =(m/s) 浮閥個(gè)數(shù) 170 2020s ????? udVn ?個(gè) 擬定塔板采用等腰三角形排列。 此處取 h＝ 75mm。 根據(jù)在塔板上布 置得到的浮閥個(gè)數(shù)重新計(jì)算塔板的各參數(shù)。 22os0 ????? dnVu ? m/s 動(dòng)能因子 7 ???F （在經(jīng)驗(yàn)值范圍之內(nèi)） 28 開孔率為： φ＇ = 39。0uu= =% 浮閥塔板流體力學(xué)的驗(yàn)算 精餾段流體力學(xué)的驗(yàn)算 （ 1）塔板壓降 氣體通過浮閥塔板的壓力降 (單板壓降 )可以由下式計(jì)算 ?hhhh cp ??? 1 式中 ch — 氣體通過干板的壓降 1h — 板上充氣液層阻力 ?h — 液體表面張力所造成的阻力 （ 2）氣體通過干板的壓降 ch 臨界孔速 s/ 7373 Voc????????????????? ?u 0u 因 oc0 uu ? ，故應(yīng)在浮閥全開狀態(tài)下計(jì)算干板壓降。 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? ph =+= 單板壓降 △ PP= ph L? g = =(Pa) 符合設(shè)計(jì)要求。 aA — 板上液流面積， m2 ； FC — 泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)， 。 板上液流長度 Z 9 6 1 d ?????? WDZ m 根據(jù) ?? kg/m3及 HT＝ ，查得 FC =。 %3FasVLVs???????????????????????????????KCAZLVF??? 泛點(diǎn)率小于 80%，故不會(huì)產(chǎn)生過量的霧