苯-氯苯分離過程篩板式精餾塔設(shè)計

1、精品文檔5歡在下載另他工務(wù)出設(shè)計說明書課程名稱：化工原理課程設(shè)計設(shè)計題目：苯-氯苯分離過程篩板式精微塔設(shè)計院 系：化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院學(xué)生姓名：學(xué) 號：專業(yè)班級：指導(dǎo)教師：2010年11月19日課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目苯-氯苯分離過程篩板式精儲塔設(shè)計學(xué)生姓名所在院系化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院專業(yè)、年級、班08級應(yīng)用化學(xué)設(shè)計要求:年產(chǎn)99.8 %的氯苯2.6萬t,塔頂儲出液氯苯含量不低于2%,原料液含氯苯 38% （以上均為質(zhì)量分數(shù)）；塔頂壓力4kPa （表壓）；進料熱狀況自選；回流比自選；塔底加熱蒸汽壓力 0.5Mpa （表壓）；單板壓降& 0.7kPa1.2.3.4.5塔板類型篩板工作日 每年3

2、00天，每天24小時連續(xù)運行學(xué)生應(yīng)完成的工作:1 .搜集整理苯、氯苯的相關(guān)物性資料；2 .完成苯-氯苯連續(xù)精儲塔的工藝設(shè)計；3 .完成精儲塔設(shè)備的工藝尺寸設(shè)計；4 .用A1圖紙繪制精儲塔設(shè)計條件圖；編寫設(shè)計說明書。參考文獻閱讀：1.熊潔羽.化工制圖北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007刁玉瑋，王立業(yè)，喻健良.化工設(shè)備機械基礎(chǔ)（第六版）大連：大連理工出版社，2006天津大學(xué)化工學(xué)院，柴誠敬主編.化工原理上冊.第1版.北京：高等教育出版社，20054.天津大學(xué)化工學(xué)院，柴誠敬主編.化工原理下冊.第1版.北京：高等教育出版社，20065.賈紹義，柴誠敬主編.化工原理課程設(shè)計（第一版）天津：天津大學(xué)出版社，2

3、002111工作計劃：11月8日搜集整理相關(guān)物性資料11月9-11日完成苯氯苯連續(xù)精儲塔的完整工藝設(shè)計1月12日 課程設(shè)計說明書編寫及繪圖準備月15日-19日繪制精儲塔設(shè)計條件圖，完成課程設(shè)計說明書編寫任務(wù)下達日期：2010年11月5日任務(wù)完成日期：2010年11月19日指導(dǎo)教師（簽名）學(xué)生（簽名）課程設(shè)計題目：苯-氯苯分離過程篩板式精微塔設(shè)計一、設(shè)計題目試設(shè)計一座苯一氯苯連續(xù)精儲塔，要求年產(chǎn)純度為 99.8%的氯苯2.6萬噸, 塔頂儲出液中含氯苯不得高于2%原料液中含氯苯為38%（以上均為質(zhì)量分數(shù)） 二、操作條件1 .塔頂壓強:4kPa （表壓）；2 .進料熱狀況：泡點進料；3 .回流比：R

4、=2Rin；4 .塔釜加熱蒸汽壓力0.5MPa （表壓）；5 .單板壓降不大于0.7kPa；三、塔板類型篩板式。四、工作日每年300天，每天24小時連續(xù)運行。五、設(shè)計內(nèi)容1 .精儲塔的物料衡算；2 .塔板數(shù)的確定；3 .精儲塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算；4 .精儲塔的塔體工藝尺寸的計算；5 .塔板主要工藝尺寸的計算；6 .塔板的流體力學(xué)驗算；7 .塔板負荷性能圖；8 .繪制生產(chǎn)工藝流程圖；9 .繪制精儲塔設(shè)計條件圖；10 .對設(shè)計過程的評述和有關(guān)問題的討論。六、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)1 .組分的飽和蒸汽壓 pF （mmHg溫度，(C)8090100110120130131.8Pi°苯76010

5、2513501760225028402900氯苯1482052934005437197602.組分的液相密度p （kg/m3）溫度，(C)8090100110120130P苯817805793782770757氯苯1039102810181008997985純組分在任何溫度下的密度可由下式計算苯 M D = 78.11 X0.986 +(1 0.986)X112.56 = 78.592kg/kmol推薦.Mw = 78.11 X0.00288 + (1 0.00288)X112.56 = 112.46kg/kmol氯苯推薦:-42.6X10300 X24M12.56=32.10Kmol /h0

6、.702 F = 0.986 D + 0.00288 W式中的t為溫度，c3.組分的表面張力(T (mN/m溫度，(C)8085110115120131(T苯21.220.617.316.816.315.3氯苯26.125.722.722.221.620.44 .其他物性數(shù)據(jù)可查化工原理附錄摘要：課程設(shè)計是化工原理課程教學(xué)中綜合性和實踐性較強的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實際的橋梁，是使學(xué)生體察工程實際問題復(fù)雜性、 學(xué)習(xí)化工設(shè)計基本知 識的初次嘗試。通過課程設(shè)計，要求學(xué)生能綜合利用本課程和前修課程的基本知 識，進行融會貫通的獨立思考，在規(guī)定的時間內(nèi)完成指定的化工設(shè)計任務(wù)，從而得到化工工程設(shè)計的初步訓(xùn)練

7、。通過課程設(shè)計，要求學(xué)生了解工程設(shè)計的基本內(nèi) 容，掌握化工設(shè)計的程序和方法，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力。同時，通過課程設(shè)計，還可以使學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)實事求是、嚴肅認 真、高度責(zé)任感的工作作風(fēng)。課程設(shè)計是增強工程觀念，培養(yǎng)提高學(xué)生獨立工作 能力的有益實踐。又由于塔設(shè)備在石油、化工、醫(yī)藥、煤炭等行業(yè)中應(yīng)用廣泛， 其合理的設(shè)計受到極大關(guān)注，所以塔課程設(shè)計實踐必不可少。關(guān)鍵詞：質(zhì)量分率；塔板；塔板效率；工藝尺寸精品文檔目 錄一、設(shè)計背景 1二、產(chǎn)品與設(shè)計方案簡介 2（一）產(chǎn)品性質(zhì)、質(zhì)量指標 3（二）設(shè)計方案簡介 3（三）工藝流程及說明 3三、工藝計算及主體設(shè)備設(shè)計 4（一）精儲塔

8、的物料衡算 41）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 42）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 53）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾流率 5（二）塔板數(shù)的確定 51）理論塔板數(shù)的確定 52）實際塔板數(shù) 7（三）精儲塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 81）操作壓力的計算 82）操作溫度的計算 83）平均摩爾質(zhì)量計算 84）平均密度計算 105）液相平均表面張力 106）液相平均粘度計算 11四、精儲段的塔體工藝尺寸的計算 11（一）塔徑的計算 11（二）精儲塔有效高度的計算 11五、塔板工藝結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計與計算 12（一）溢流裝置 12（二）塔板布置 13（三）開孔率n和開孔率4 13六、塔板上的

9、流體力學(xué)驗算 14（一）氣體通過篩板壓降hp和 應(yīng)的驗算 14（二）霧沫夾帶量 0的驗算 15（三）漏液的驗算 15（四）液泛的驗算 15七、塔板負荷性能圖 16（1） .漏液線（氣相負荷下限線） 16（2） .液沫夾帶線 16（3） .液相負荷下限線 17（4） .液相負荷上限線 17（5） .液泛線 17八、篩板式精儲塔設(shè)計計算結(jié)果 19九、主要符號說明 20十、結(jié)果與結(jié)論 21卜一、收獲與致謝21苯-氯苯分離過程板式精儲塔設(shè)計計算書一、設(shè)計背景課程設(shè)計是本課程教學(xué)中綜合性和實踐性較強的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實際 的橋梁，是使學(xué)生體察工程實際問題復(fù)雜性、學(xué)習(xí)化工設(shè)計基本知識的初次嘗試。 通過

10、課程設(shè)計，要求學(xué)生能綜合利用本課程和前修課程的基本知識，進行融會貫通的獨立思考，在規(guī)定的時間內(nèi)完成指定的化工設(shè)計任務(wù)， 從而得到化工工程設(shè) 計的初步訓(xùn)練。通過課程設(shè)計，要求學(xué)生了解工程設(shè)計的基本內(nèi)容， 掌握化工設(shè) 計的程序和方法，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力。 同時，通過課程設(shè) 計，還可以使學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)實事求是、嚴肅認真、高度責(zé)任感 的工作作風(fēng)。課程設(shè)計是增強工程觀念，培養(yǎng)提高學(xué)生獨立工作能力的有益實踐。本設(shè)計采用連續(xù)精儲分離苯-氯苯二元混合物的方法。連續(xù)精儲塔在常壓下 操作，被分離的苯-氯苯二元混合物由連續(xù)精儲塔中部進入塔內(nèi)，以一定得回流 比由連續(xù)精儲塔的塔頂采出含量

11、合格的苯，由塔底采出氯苯。氯苯純度不低于 99.8%,塔頂產(chǎn)品苯純度不低于98% （質(zhì)量分數(shù)）。高徑比很大的設(shè)備稱為塔器。塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。 它可使氣（或汽）液或液液兩相之間進行緊密接觸，達到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。 常見的、可在塔設(shè)備中完成的單元操作有：精儲、吸收、解吸和萃取等。止匕外， 工業(yè)氣體的冷卻與回收，氣體的濕法凈制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱 的增濕、減濕等。在化工或煉油廠中，塔設(shè)備的性能對于整個裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量質(zhì)量生產(chǎn)能力和 消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護等各個方面都有重大的影響。據(jù)有關(guān)資料報道，塔設(shè)備的投資費用占整個工藝設(shè)備投資費用的較大比例。因此，

12、塔設(shè)備的設(shè)計和研究，受到化工煉油等行業(yè)的極大重視。作為主要用于傳質(zhì)過程的塔設(shè)備，首先必須使氣（汽）液兩相充分接觸，以 獲得較高的傳質(zhì)效率。止匕外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列各 項傳質(zhì)效率。止匕外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列各項要求：9歡立下載精品文檔(1)生產(chǎn)能力大.在較大的氣(汽)液流速下，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞正常操作的現(xiàn)象。(2)操作穩(wěn)定、彈性大。當塔設(shè)備的氣(汽)液負荷量有較大的波動時， 仍能在較高的傳質(zhì)效率下進行穩(wěn)定的操作。并且塔設(shè)備應(yīng)保證能長期連續(xù)操作。(3)流體流動的阻力小。即流體通過塔設(shè)備的壓力降小。這將大大節(jié)省生 產(chǎn)中的動力

13、消耗，以及降低經(jīng)常操作費用。對于減壓蒸儲操作，較大的壓力降還 使系統(tǒng)無法維持必要的真空度。(4)結(jié)構(gòu)簡單、材料耗用量小、制造和安裝容易。這可以減少基建過程中 的投資費用。(5)耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。事實上，對于現(xiàn)有的任何一種塔型，都不可能完全滿足上述所有要求， 僅是 在某些方面具有獨到之處.根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，此設(shè)計的塔型為篩板塔。篩板塔是很早出現(xiàn)的一種板式塔。 五十年代起對篩板塔進行了大量工業(yè)規(guī)模的研究，逐步掌握了篩板塔的性能，并形成了較完善的設(shè)計方法。與泡罩塔相比，篩板塔具有下列優(yōu)點：生產(chǎn)能力大 20 40%塔板效率高1015%壓力降低30 50%而且結(jié)構(gòu)簡單，塔盤造價減 少

14、40流右，安裝、維修都較容易。從而一反長期的冷落狀況，獲得了廣泛應(yīng)用。 近年來對篩板塔盤的研究還在發(fā)展，出現(xiàn)了大孔徑篩板(孔徑可達20-25mm ,導(dǎo)向篩板等多種形式。篩板塔盤上分為篩孔區(qū)、無孔區(qū)、溢流堰及降液管等幾部分.工業(yè)塔常用的 篩孔孔徑為38mm按正三角形排列.空間距與孔徑的比為 2.5-5.近年來有 大孔徑(10 25mm篩板的，它具有制造容易，不易堵塞等優(yōu)點，只是漏夜點低， 操作彈性小。篩板塔的特點如下：(1)結(jié)構(gòu)簡單、制造維修方便。(2)生產(chǎn)能力大，比浮閥塔還高。(3)塔板壓力降較低，適宜于真空蒸儲。(4)塔板效率較高，但比浮閥塔稍低。(5)合理設(shè)計的篩板塔可是具有較高的操作彈性

15、，僅稍低與泡罩塔。(6)小孔徑篩板易堵塞，故不宜處理臟的、粘性大的和帶有固體粒子的料液。二、產(chǎn)品與設(shè)計方案簡介(一)、產(chǎn)品性質(zhì)、質(zhì)量指標產(chǎn)品性質(zhì)：有杏仁味的無色透明、易揮發(fā)液體。密度 1. 105g/cm3。沸點 131. 6C0 凝固點-45 C。折射率 1. 5216(25 C)o 閃點 29. 4C。燃點 637. 8C, 折射率 1. 5246,本度(20C)0. 799mPa s,表面張力 33. 28X 103N/m,溶解 度參數(shù)6= 9. 5。溶于乙醇、乙醴、氯仿、苯等大多數(shù)有機溶劑，不溶于水。易 燃，蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限 1.3 %-7. 1%(vol)。溶于大

16、多 數(shù)有機溶劑，不溶于水。常溫下不受空氣、潮氣及光的影響，長時間沸騰則脫氯。 蒸氣經(jīng)過紅熱管子脫去氫和氯化氫，生成二苯基化合物。有毒.在體內(nèi)有積累性， 逐漸損害肝、腎和其他器官。對皮膚和粘膜有刺激性.對神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉性， LD502910mg/kg,空氣中最高容許濃度50mgzm3。遇高溫、明火、氧化劑有燃燒 爆炸的危險。質(zhì)量指標：氯苯純度不低于99.8%,塔頂產(chǎn)品苯純度不低于98%原料液中 苯38% (以上均為質(zhì)量分數(shù))(二)設(shè)計方案簡介1 ).精儲方式：本設(shè)計采用連續(xù)精儲方式。原料液連續(xù)加入精儲塔中，并連 續(xù)收集產(chǎn)物和排出殘液。具優(yōu)點是集成度高，可控性好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。由于所 涉濃度范圍內(nèi)

17、乙醇和水的揮發(fā)度相差較大，因而無須采用特殊精儲。2 ).操作壓力：本設(shè)計選擇常壓，常壓操作對設(shè)備要求低，操作費用低，適 用于苯和氯苯這類非熱敏沸點在常溫(工業(yè)低溫段)物系分離。3 ).塔板形式：根據(jù)生產(chǎn)要求，選擇結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，造價低廉的篩 板塔，篩板塔處理能力大，塔板效率高，壓降教低，在苯和氯苯這種黏度不大的 分離工藝中有很好表現(xiàn)。4 ).加料方式和加料熱狀態(tài)：設(shè)計采用泡點進料，將原料通過預(yù)熱器加熱至 泡點后送入精儲塔內(nèi)。5 ).由于蒸汽質(zhì)量不易保證，采用間接蒸汽加熱。6 ).再沸器，冷凝器等附屬設(shè)備的安排：塔底設(shè)置再沸器，塔頂蒸汽完全冷 凝后再冷卻至泡點下一部分回流入塔，其余部分經(jīng)產(chǎn)品

18、冷卻器冷卻后送至儲灌。11歡立下載精品文檔塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐（三）工藝流程及說明首先，苯和氯苯的原料混合物進入原料罐，在里面停留一定的時間之后，通過泵進入原料預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到泡點溫度， 然后，原料從進料口進 入到精儲塔中。因為被加熱到泡點，混合物中只有液相混合物，此時液相混合物 在精微塔中下降。由塔底產(chǎn)生的氣相混合物上升到塔頂上方的全凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點，其中的部分液態(tài)停留一定的時間然后進入苯的儲罐， 最 后作為塔頂產(chǎn)品（儲出液）采出，而其中的另一部分液態(tài)重新回到精儲塔中，這 個過程就叫做回流。液相混合物就從塔底一部分進入再沸器中， 在再沸

19、器中被加熱產(chǎn)熱的氣體重新回 到精儲塔中而產(chǎn)生的液體則作為附殘液采出。塔里的混合物不斷重復(fù)前面所說的 過程，而進料口不斷有新鮮原料的加入。最終，完成苯與氯苯的分離。三、工藝計算及主體設(shè)備設(shè)計（一）精微塔的物料衡算1）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率苯和氯苯的相對摩爾質(zhì)量分別為 78.11和112.56kg/kmol0.62/78.11Xf=0.7020.62/78.11+ 0.38/112.560.98/78.11XD=0.9860.98/78.11 +0.2/112.560.002/78.11Xw = = 0.002880.002/78.11 + 0.998/112.562）原料液及塔頂、塔底

20、產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量MF = 78.11 X0.702+(1 0.702)X112.56=88.376kg/kmolMD = 78.11 X0.986+ (1 0.986)X112.56= 78.592kg/kmolMw = 78.11 X0.00288 + (1 0.00288)x112.56 = 112.46kg/kmol3）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾流率依題給條件：年以 300天，天以24小時計，有：_ _42.6 X104W =300 X24 X112.56=32.10Kmol/h ,全塔物料衡算:F = D +W 0.702F = 0.986D + 0.00288WF = 111.1

21、5kmol/hD = 79.04kmol/hW = 32.11kmol/h（二）塔板數(shù)的確定1）理論塔板層數(shù)Nt的確定苯-氯苯物系屬于理想物系，可采用梯級圖解法求取Nt ,步驟如下：1 .由手冊查得苯-氯苯的氣液平衡數(shù)據(jù)，繪出x - y圖，如下圖一；圖解得Nt =11 1 = 10塊（不含釜）。其中，精儲段Nt1 =3塊，提儲段8塊,第4塊為加料板位置。2 .確定操作的回流比R將1.表中數(shù)據(jù)作圖得X y曲線及t X y曲線。在Xy圖上，因q=1,查得 ye =0.922 ,而 xe =xF = 0.702, XD =0.986。故有：1欺速下載精品文檔17欠0迎下載RminXdyq0.986

22、0.922 =0.2909yq Xq0.922 0.702考慮到精儲段操作線離平衡線較近，故取實際操作的回流比為最小回流比的2 倍，即：R= 2Rmin = 2 X0.2909 = 0.58183.求精儲塔的氣液相負荷L=RD=0.5818790.4=45.99 kmol/h ;V=(R+1)D=(0.5818+1) ><79.04=125.03 kmol/h ;L'=L+F=157.14Kmol/hV '=V=125.03 Kmol/h4.求操作線方程精儲段操作線：y=之x +急= 0.368x + 0.623提儲段操作線為過(0.00288,0.00288 )和

23、(0.702Q882)兩點的直線。L，y' X'-V'"Xw=1.26X'-0.0074求全塔效率:RminXf把Xd=0.986、Xf=0.702、Rm-=0.02909 代入上式中得 二二0.5818由全塔效率公式ET = 0.49（二八）-"245氏=£ xi 收=0.702 X0.16+0.298 X 0.205=0.175把自、a代入全塔效率公式得，Et =0.5062）實際塔板數(shù)Np p精儲段實際板層數(shù)N 精= 3/0.506 = 5.93=6提留段實際板層數(shù):N 提= 8/0.506 = 15.81 M6(三)精儲塔的

24、工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算以精儲段為例進行計算1) .操作壓力的計算塔頂操作壓力：PD = 4 101. 3 = 105. 3每層塔板壓降：，P =0.7Kpa進料板壓力：PF =105.3 - 0. 7 6 = 109. 5Kpa精微段平均壓力：Pm =(105.3109.5)/2= 107.4Kpa2) .操作溫度的計算依據(jù)操作壓力，由泡點方程通過試差法算出泡點溫度，其中苯和氯苯的飽和蒸汽壓，由安托尼方程計算，計算結(jié)果如下：140I 130I通過圖二(溫度組成圖)易讀取塔頂溫度： c 002130.40101170.8通過試差得加料板溫度為91.8 C精儲段平均溫度：tm = (80.4

25、+91.8)/2 = 86.1 C3) .平均摩爾質(zhì)量計算塔頂平均摩爾質(zhì)量計算：由xd=y1=0.986 ,查平衡曲線(見圖1),得X1 = 0.962精品文檔圖二(溫度組成圖)MvDm =0.986 78.11 (1 -0.986) 112.61 = 78.59kg kmolMLDm = 0.962 X78.11+ (1 0.962) X112.61 = 79.42kg/kmol進料板平均摩爾質(zhì)量計算：由圖解理論板(見圖1),得 于:0.921查平衡曲線(見圖1),得Xf = 0.693MvFm = 0.921 X78.11+ (1 0.921) X112.56 = 80.87 kg/ km

26、olMLFm = 0.693 X78.11 + (1 0.693) X112.56 = 88.69kg/kmol精微段平均摩爾質(zhì)量計算：MVm = (78.59 + 80.87). 2 = 79.73kg kmolMLm = (79.42 + 88.69). 2 = 84.05 kg kmol4),平均密度計算1.氣相平均密度計算由理想氣體狀態(tài)方程計算，即PmMVm107.4 X79.73fVm =RTm8.314 X(86.1 + 273.15)=2.87 kg m32.液相平均密度計算液相平均密度依計算，即1/ 及=Zja/ p由 tD =80.4 C查得：伊=816.6kg/m3Np =

27、 Np1 + %2=220.98 816.6+ 0.02 1037.7=820.1kg . m3由 tF =91.8 C查得:(A = 803.03kg/m3任=1025.01kg. m3進料板液相密度pLFm0.6102 803.03 + 0.3898 1025.01=877.1 kg. m3精儲段液相平均密度為門=(820.1 + 875.2) 2 = 848.567 kg m35) .液相平均表面張力塔頂液相的平均表面張力：(80.4 C)oA = 21.1mN/m ;% = 25.9mN/m0mm = 0.98 X21.1 + 0.02 X25.9 = 21.167mN/m進料板液相的

28、平均表面張力：(91.8 C)(TA = 19.9m N/m ; o-B = 24.8mN/mo-LFm = 0.693 X19.9 + 0.307 X25.6 = 21.41mN/m19欠°迎下載精品文檔精儲段液相的平均表面張力：0-m = (21.167 + 21.41)/2 = 21.29mN/m6) .液相平均粘度計算塔頂液相平均粘度計算：(80.4 C)iA = 0.31mpa田二 0.395 P m lg 以Dm = 0.9861g(0.31)+0.0141g(0.395)解出也Dm = 0.311 mPa s進料板液相平均粘度計算(91.8 C)叢=0.272廂=0.3

29、48 mPa s 1g 比Fm = 0.693g(0.272) + 0.307g(0.348)解出 MLFm =0.2934 mPa s精儲段液相平均粘度計算4 = (0.311 +0.2934)/2 = 0.3023四、精儲塔的塔體工藝尺寸計算(一).塔徑的計算精儲段的氣、液相體積流率為VMvmVs 二一3600 的125.027 X79.733 .=0.966 m . s 3600 X2.87LMvmLs =3600 ”45.99 X84.053；=0.00127m3 s3600 X848.571 2計算工上Vh pv1 20.00127 X3600 847.65 1=0.02260.96

30、4 X36002.88取板間距Ht = 0.40m ,板上液層高度h = 0.06m ,則Ht hL = 0.40 0.05 = 0.34m故查表可得:C20 = 0.0710.2CLC = C 20200.221.286=0.071 = 0.07192017欠“迎下載精品文檔U max = CP-=0.0719848.567 2.872.87=1.235m3. s取安全系數(shù)為0.7 ,則空塔氣速為u = 0.7Umax = 0.7 X1.235 = 0.864 m3/s4Vs4 X0.966 D = J=1.193m1 加V 冗X0.864按標準塔徑圓算后為D = 1.2m塔截面積為At =

31、-D2 = -X1.22 = 1.13m244實際空塔氣速為u = 0.966 = 0.854 m s1.13(二).精儲塔有效高度的計算精儲段有效高度為Z 精=(N-1)H=(6-1) X0.4=2.0m提儲段有效高度為Z ii=(N-1)H=(16-1) X0.4=6.0m在進料板上方開一人孔，其高度為0.8m故精儲塔的有效高度為Z= Z精+ Z提+0.8=2.0+6.0+0.8=8.8m五.塔板工藝結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計與計算(一).溢流裝置采用單溢流弓形降液管、凹形受液盤，且不設(shè)進進口堰。溢流堰長(出口堰長)lw取lw = 0.60D = 0.60 X1.2 = 0.72m0溢流堰高度hwU

32、max對平直堰 u近似取E=1how = 0.00284X1(0.00127 X36000.72)2/3 = 0.00971 mhw = hL how = 0.06 0.00971 = 0.05029m23欠0迎下載0）降液管的寬度Wd和降液管的面積Af由 lw/D = 0.60,查圖得 Wd/D = 0.11, Af / At = 0.055,即:Wd = 0.132m , Af = 0.0622m2液體在降液管內(nèi)的停留時間3600 X0.0622 X0.40=19.65s > 5sr= AfHT/Lsf T s 0.00127 X3600故降液管設(shè)計合理。降液管的底隙高度ho液體通過

33、降液管底隙的流速一般為0.070.25m/s ,取液體通過降液管底隙的流速u： = 0.07m/s ,則有:Ls 0.00127ho =、=0.02511mlwuo0.72X0.07hw h0 = 0.05029 0.02511= 0.02518> 0.06故降液管底系高度設(shè)計合理（二）.塔板布置邊緣區(qū)寬度Wc與安定區(qū)寬度Ws邊緣區(qū)寬度Wc : 一般為50-75mm D >2m時,WC 可達 100mm安定區(qū)寬度確定取Wc = 40 mmi Ws = WS'=70mm開孔區(qū)面積Aay2 x2+熬2 .R sin=2 0.398 0.5620.398 2 +冗 21 0.39

34、7一 X0.56 sin 1800.56-一 2=0.809 m式中：x = D/2 Wd+Ws)=0.6 (0.132 + 0.07)= 0.398mR = D/2 Wc = 0.6 0.04 = 0.56m（三）.開孔數(shù)n和開孔率4取篩孔的孔徑do = 5mm ,正三角形排列，篩板采用碳鋼，其厚度 h且取 uO = O08m/s。故孔心距 t = 3 X5 = 15mm 。11 155每層塔板的開孔數(shù)n=一1.155 X0.80920.0015二 4154 （孑 L）每層塔板的開孔率 w（小應(yīng)在515%故滿足要求） c每層塔板的開孔面積 Ao = Aa = 0.0815m2氣體通過篩孔的孔

35、速 * = Vs/Ao = 0.966/0.0815 = 11.84m/s六.塔板上的流體力學(xué)驗算（一）.氣體通過篩板壓降hp和App的驗算ho = hc + hl + h p c1） .氣體通過干板的阻力壓降hc由 do/S= 5/3 = 1.67 查圖 5-10 得出，Co =0.772hc = 0.051c2UoCoPl=0.051211 .842.870.772 848.5670.0406 m 液柱式中Co為孔流系數(shù)。2） .氣體通過板上液層的壓降hlhl = B（hw + how）= SL = 0.59 X0.06 = 0.0354m 液柱式中充氣系數(shù)B的求取如下：氣體通過有效流通截

36、面積的氣速ua,對單流型塔板有:VsATAf0.9661.13 0.0622=0.904m/s動能因子 Fa = uav =0.904J2.87 =1.531查化原P115圖5-11得B= 0.59 （一股可近似取0=0.50.6）。3） .氣體克服液體表面張力產(chǎn)生的壓降h精品文檔ha4(T4X21.286X10 3fLgdo847.567X9.81 X0.005=0.002046m 液柱4） .氣體通過每層篩板的壓降（單板壓降）hp和與p php = hc + hi + h。= 0.0406 + 0.0354 + 0.00205 = 0.078mApp = "hip = 848.5

37、67 X9.81 X0.078 = 649.35Pa< 0.7kPa（設(shè)計允許值）31欠0迎下載(二).霧沫夾帶量0的驗算(T5.7X10 63.2(TUaH T h f63 25.7 X10 60.90421.286 X10 3 0.40 0.15=0.0164kg液/kg氣 0.1kg液/kg氣（滿足要求）故在本設(shè)計中液沫的夾帶量在允許的范圍內(nèi)（三）.漏液的驗算 漏液點的氣速UomUomin = 4.4Co .0056 +0.13%h J Pl/ pv=4.4 X0.7724(0.0056 +0.13 X0.06 0.00205)848.567/2.87=6.227m/su 1184

38、篩板的穩(wěn)定性系數(shù)K =q= =1.90>1.5Uom 6.227故在本設(shè)計中無明顯漏液。（四）.液泛的驗算為防止降液管發(fā)生液泛，應(yīng)使降液管中的清液層高度 Hd w（Ht + hw）hd = 0.153(Jo')2 = 0.153(0.07)2 = 0.0075 mH d = 0.078 + 0.06 + 0.0075 = 0.1388m(H t + hw )= 0.5(0.4 + 0.05029)= 0.225mHd w(Ht +hw)成立，故在本設(shè)計中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象。通過流體力學(xué)驗算，可認為精儲段塔徑及塔板各工藝結(jié)構(gòu)尺寸合適，若要做出最合理的設(shè)計，還需重選Ht及hL,進行優(yōu)化

39、設(shè)計。七、塔板負荷性能圖(一).漏液線(氣相負荷下限線)漏液點氣速Vs,min = 4.4 X0.772 X0.0815435j).0056+ 0.13(0.0503+ 0.83045LS/3 ) 0.00204648.567/2.89669h 。，整理得：2/3Vs. min = 4.765q0.01009+ 0.10796LS在操作范圍內(nèi)，任取幾個Ls值，依式算出對應(yīng)的Vs值列于下表：,3/Ls,m /s0.00060.00150.00300.00453Vs, m /s0.496520.51110.529220.54396依據(jù)表中數(shù)據(jù)作出漏液線1(二).液沫夾帶線式中：UaAt Af 1.

40、13=0.936129Vs 0.0622hf = 2.57=2.5（hw + how）將已知數(shù)據(jù)代入式得:5.7 X10 60.956129Vs3.232/3=0.121.2861 X100.274 2.076LsVs = 1.865 14.12L；/3在操作范圍內(nèi)，任取幾個Ls值，依式算出對應(yīng)的Vs值列于下表:Ls, m3/s s ,0.00060.00150.00300.0045x/ _3.Vs, m /s1.764581.680021.571351.48023.液相負荷下限線對于平直堰，取堰上液層高度how =0.006 m作為最小液體負荷標準t3600Ls 2/3由 how =0.00

41、284E()=0.006 ;l wel / /曰 I0.006 X1000 3/2 0.723取 E=1,得 Ls,min = (-2"84) 礪= 0.000614156m /s據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷下下限線34 .液相負荷上限線HrAf0.40 X0.0621723Ls max = = 0.0062172m3/s4作出與氣體流量無關(guān)白垂直液相負荷線45 .液泛線Hd = 0(HT + hw)Hd = hp+hL + hd ； hp = hc+h + h(T;h=evhL； hL = hw + how HT+(Hd=hp+hL+hd. BQhw=( 0 + 1)Hd

42、 W4T+hw)+&5160Uhc + hd+，2h忽略h。，將how與Ls,hd與Ls,hc與Vs的關(guān)系式代入上式，并整理得222 /3aVs =b-c Ls -d Ls;式中0.051 ,因、a =2 (1)(Ac。)' J Ht+(-B-1) hw=0.153/(lwh。)2=2.84將有關(guān)數(shù)據(jù)代入得a =0.04348; b =0.14519;c =468.064; d =1.321Vs2 =3.33924-10765.7314 Ls2-30.381785 Ls2/3在操作范圍內(nèi)，任取幾個Ls值，依式（2-2）算出對應(yīng)的Vs值列于下表:Ls,m3/s0.00060.00

43、150.00300.0045Vs, m3/s3.5843.3633.0442.591依據(jù)表中數(shù)據(jù)作出液泛線5依據(jù)以上各方程，可作出篩板塔的負荷性能圖如下圖三。在負荷性能圖上，做出操作點 A,連接OA,即作出操作線。由圖可看出，該篩板 的操作上限為霧沫夾帶控制，下限為漏液控制。由下圖三可查得33 .Vs,max = 1.6m /sVs.min = 0.5m /s故操作彈性為Vs,max/ V s,min=1.6/0.5 = 3.2L,m3/s圖三（篩板塔的符合性能圖） 八、篩板塔設(shè)計計算結(jié)果項目符 號單 位計算結(jié)果平均壓強PmkPa107.4平均溫度t mC86.1平均流氣相Vsn3/s0.96

44、6量液相Lsn3/s0.00127全塔效率Et0.506實際塔板數(shù)Npi塊22板間距Htm0.4塔段的有效高度Zm8.8塔徑1Dm1.2空塔氣速um/s0.864實際空塔氣速m/s0.854塔板液流型式單溢流型精品文檔溢 流 裝 置溢流管型 式弓形堰長1l wm0.72堰局hwm0.0503降液管寬 度Wdm0.132底隙高度:hom0.02511板上清液層圖度m0.06孔徑domm5孔間距tmm15孔數(shù)n個4154開孔區(qū)囿積Aa2 m0.809開孔回積A2 m0.0815篩孔氣速Uom/s11.84塔板壓降PpkPa0.649液體在降液管中的停 留時間TS19.65降液管內(nèi)清液層高度1Hdm

45、0.139霧沫夾帶ekg 液/kg 氣0.0164負荷上限Ls,max霧沫夾帶 控制負荷卜限 一Ls,min漏液控制氣相最大負荷Vs,maxn3/s1.6氣相最小負荷Vs, minn3/s0.5操作彈性3.2九、主要符號說明項目符號項目符 號平均壓強Pm每層塔板壓降Pa平均溫度t m安定區(qū)寬度W.平均氣相vs邊緣區(qū)寬度WC8M:液相Ls液相摩爾分數(shù)x實際塔板數(shù)N氣相摩爾分數(shù)y板間距HT空隙率£塔的有效高度1Z篩板厚度6塔徑D表面張力(T空塔氣速u密度P溢流裝置堰長l w刀率。堰圖hw最大值max （下標）弓形降液管寬度W最小值min （下標）弓形降液管底隙高 度ho氣相V （下標）板上清夜層局度hL液相L （下標）孔徑do理論板層數(shù)Nt孔間距t塔頂空間高度