城建--苯-氯苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì)

1、苯-氯苯連續(xù)精館篩板塔的設(shè)計(jì)目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書3設(shè)計(jì)說明書61概述2設(shè)計(jì)方案確定73設(shè)計(jì)計(jì)算83.1精情塔的物料衡算83.L1原料液、塔頂及塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量83.1.2塔頂產(chǎn)品產(chǎn)量、釜?dú)堃毫考斑M(jìn)料流量計(jì)算83.2塔板數(shù)的確定83.2.1.1q值的計(jì)算83.2.1.2最小回流比的求取83.2.1.3求操作線方程9321.4求理論板數(shù)：逐板計(jì)算法10113.2.1.4實(shí)際塔板數(shù)N，3.3精館塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算113.3.1操作壓力計(jì)算113.3.2操作溫度計(jì)算113.3.3平均摩爾質(zhì)量計(jì)算123.3.4平均密度計(jì)算123.3.5體積流率計(jì)算133.3.6液體平均表面張力的計(jì)算143

2、.3.7液體平均粘度計(jì)算153.4精儲(chǔ)塔的塔體工藝尺寸計(jì)算15一一3.4.1塔徑的計(jì)算153.4.2塔高的計(jì)算163.5塔板主要工藝尺寸計(jì)算173. 5.1精饋段計(jì)算183.6 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算201/283.6.1 精儲(chǔ)段流體力學(xué)驗(yàn)算213.7 塔板負(fù)荷性能圖233.7.1 精儲(chǔ)段負(fù)荷性能圖234附屬設(shè)備選型264.1 再沸器的選擇264.1.1 再沸器的熱量衡算26.4.1.2飽和蒸汽用量264.1.3再沸器的加熱面積264.2冷凝器的選擇27.4.2.1全凝器熱量衡算27，4.2.2 冷卻水用量274.2.3 冷凝器的選擇274.2.4 3塔內(nèi)其他構(gòu)件284.3.1進(jìn)料管284.3.2

3、回流管28一4.3.3塔頂蒸汽管284.3.4塔底出料速度2?5設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)列表296一設(shè)計(jì)評(píng)述307參考文獻(xiàn)30設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目苯一氯苯連續(xù)精儲(chǔ)篩板塔的設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)任務(wù)（1）原料液中氯含量：質(zhì)量分率=50%（質(zhì)量），其余為苯。（2）產(chǎn)品純度為99.8%以上的（質(zhì)量：）的氯苯。2/28（3）塔頂鐲出液中氯苯含量不得高于0.2%（質(zhì)量）。（4）生產(chǎn)能力：20000t/y苯產(chǎn)品，年開工300天。三、操作條件（1）精懦塔頂壓強(qiáng)：4.0KPa（表壓）（2）進(jìn)料熱狀態(tài)：泡點(diǎn)（3）回流比：R=L4Amm（4）單板壓降壓：0.7KPa（5）冷凝器冷卻劑：水,冷卻劑溫度：/k25。；/,=40（6）再沸器

4、加熱劑：飽和水蒸氣，加熱劑溫度：P=2at（表壓）熱損失：a=5%e«四、四求(1)對(duì)精鑲過程進(jìn)行描述（2）對(duì)精情過程進(jìn)行物料衡算和熱量衡(3)對(duì)精鐳塔進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算（4）對(duì)精馀塔的附屬設(shè)備進(jìn)行選型(5)畫一張精餌塔的裝配圖（6）編制設(shè)計(jì)說明書五、設(shè)計(jì)說明書要求（1）目錄（2）設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù)（任務(wù)書）（3）簡述精飾過程的生產(chǎn)流程及特點(diǎn)（4）精儲(chǔ)過程有關(guān)計(jì)算（物料衡算、熱量衡算、理論塔板數(shù)、回流比、塔高、塔徑、塔板設(shè)計(jì)、接管設(shè)計(jì)等）（5）附屬設(shè)備的選型（裙座、再沸器、冷凝器等）：（6）設(shè)計(jì)結(jié)果概要（主要設(shè)備尺寸、衡算結(jié)果等）（7）設(shè)計(jì)評(píng)述（8）參考文獻(xiàn)。符號(hào)說明英文字母A”一閥孔的鼓

5、泡面積m：Af一降液管面積m：Ar塔截面積m:b一操作線截距c負(fù)荷系數(shù)（無因次）co流量系數(shù)（無因次）D一塔頂流出液量kmol/hD一塔徑mdo一閥孔直徑m日一全塔效率（無因次）E一液體收縮系數(shù)（無因次）ev物沫夾帶線kg液/kg氣3/28F一進(jìn)料流量kmol/hF。一閥孔動(dòng)能因子m/sg一重力加速度m/s：Hr一板間距mH-塔高mHd一清液高度mhc一與平板壓強(qiáng)相當(dāng)?shù)囊褐叨萴hd與液體流徑降液管的壓降相當(dāng)液柱高度m鼠一與氣體穿過板間上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨萴hf一板上鼓泡高度m尻一板上液層高度mho一降液管底隙高度mho二一堰上液層高度m人一與板上壓強(qiáng)相當(dāng)?shù)囊簩痈叨萴h0一與克服液體表面張

6、力的壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨萴h?一溢液堰高度mK一物性系數(shù)（無因次）L塔內(nèi)下降液體的流量m3/sL一溢流堰長度mM分子量kg/kmolN一塔板數(shù)1一實(shí)際塔板數(shù)凡一理論塔板數(shù)P一操作壓強(qiáng)PaP壓強(qiáng)降Paq一進(jìn)料狀態(tài)參數(shù)R回流比工皿一最小回流比u一空塔氣速m/sw一釜?dú)堃毫髁縦mol/hwc邊緣區(qū)寬度m皿一弓形降液管的寬度m也一脫氣區(qū)寬度IDX一液相中易揮發(fā)組分的摩爾分率y一氣相中易揮發(fā)組分的摩爾分率z-塔高m希臘字母«一相對(duì)揮發(fā)度口一粘度CpP一密度kg/m3。一表面張力下標(biāo)r一氣相4/28L一液相1一精飾段Q-q線與平衡線交點(diǎn)min一最小max最大A一易揮發(fā)組分B一難揮發(fā)組分設(shè)計(jì)說明書

7、1概述（一）塔設(shè)備設(shè)計(jì)概述塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一，它可以使氣（或汽）或液液兩相緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。在化工廠、石油化工廠、煉油廠等中，塔設(shè)備的性能對(duì)于整個(gè)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(hù)等各方面都有重大影響。最常見的塔設(shè)備為板式塔和填料塔兩大類。作為主要用于傳質(zhì)過程的塔設(shè)備，首先必須使氣（汽）液兩相能充分接觸，以獲得高的傳質(zhì)效率。此外，為滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還必須滿足以下要求：1、生產(chǎn)能力大；2、操作穩(wěn)定，彈性大：3、流體流動(dòng)阻力小：4、結(jié)構(gòu)簡單、材料耗用量少，制造和安裝容易；5、耐腐蝕和不易阻塞，操作方便，調(diào)節(jié)

8、和檢修容易。（二）板式精鐳塔設(shè)備選型及設(shè)計(jì)因?yàn)榘迨剿幚砹看?、效率高、清洗檢修方便且造價(jià)低，故工業(yè)上多采用板式塔。因而本課程設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)板式塔。工業(yè)上常見的幾種的板式塔及其優(yōu)缺點(diǎn)：I、浮網(wǎng)塔：在塔板開孔上方，安裝可浮動(dòng)的網(wǎng)片，浮閥可隨氣體流量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)開度，可避免漏液，操作彈性大，造價(jià)低，且安裝檢修方便，但對(duì)材料的抗腐蝕性能要求高。II、篩板塔：結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、篩板塔壓降小、液面落差也較小、生產(chǎn)能力及塔板效率都較泡罩塔高，故應(yīng)用廣泛。IIK泡罩塔：其氣體通道是升氣管和泡罩，由于升氣管高出塔板，即使在氣體負(fù)荷很低時(shí)也不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液，操作彈性大，升氣管為氣液兩相提供了大量的傳質(zhì)界面。但泡

9、革塔板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，安裝檢修不便，生產(chǎn)能力小。綜合考慮，最終本次分離任務(wù)選擇篩板精儲(chǔ)塔。5/282設(shè)計(jì)方案確定本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯-氯苯混合物連續(xù)精飾。設(shè)計(jì)中采用25C進(jìn)料,將原料通過預(yù)熱器加熱至25c送入精儲(chǔ)塔內(nèi).塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷凝器冷卻后送至儲(chǔ)罐。塔釜用再沸器加熱水至飽和過熱水蒸氣狀態(tài)，送至塔內(nèi)，塔釜塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐。3設(shè)計(jì)計(jì)算3.1精情塔的物料衡算由于精餌過程的計(jì)算均以摩爾分?jǐn)?shù)為準(zhǔn)，需先把設(shè)計(jì)要求中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為摩爾分?jǐn)?shù).3.1.1原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率苯的摩爾質(zhì)量M=78.11kg/kmolfy氯苯的摩爾

10、質(zhì)量56kg/kmol0.5/78.110.5/78.11+0.5/112.56=0.590。.雷般”2#。頡0.002/78.110.002/78.11+0.998/112.56=0.0029%；=1-0.590=0.41"1-0.986=0.0144=1-0.0029=0.99713.L2原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量=0.590*78.11+0.410*112.56=9222kg/bnol0.986*78.11+0.014*112.56=78.39版/hnolMw=0.0029*78.11+0.9971*112.56=112.46/kmol3.1.3物料衡算塔釜產(chǎn)品。=2

11、0000*103300*24*78.35=3535kmol/h總物料衡算：F=D+W氯苯物料衡算：尸=F=59A9kmol/h代入數(shù)據(jù)解得D=3535kmol/hW=23.84h。/13.2.1、理論板層數(shù)N7的求取3.2.1.1q值的計(jì)算因?yàn)榕蔹c(diǎn)進(jìn)料所以3.2.1.2最小回流比的求取：首先全塔平均相對(duì)揮發(fā)度的求??；根據(jù)a=d"xa"我們先求取塔頂?shù)南鄬?duì)揮發(fā)度：(試差法)利用安托因公式：hipA=6.94192769.42/(753.26)(A/PaK)1g%=6.079631419.045/(216.633+，)(KPa,攝氏度)假設(shè)溫度為90攝氏度：Pr136-0：S&

12、quot;"0.5560p,B=28.30即。假設(shè)溫度為80攝氏度："廠加華"4=1.0533假設(shè)溫度為85攝氏度：刎=0.8701p,=23.72kpa假設(shè)溫度為81.7攝氏度：P，At=iQ631kpax=0.9875pB=2l.04kpaA與梟=0.998接近故此時(shí)的溫度為塔頂?shù)呐蔹c(diǎn)溫度；，0=81.7a'=P；/pa=106.37/21.04=5.056用相同的方法求取塔底的露點(diǎn)溫度和相對(duì)揮發(fā)度：%,=137.5a=pA/pB=450.07/121.84=3.693全塔平均相對(duì)揮發(fā)度為：a=4=，3.693x5.056=4.321相平衡方程為：y=

13、otx/l+(a-l)x7/28因?yàn)樗源胂嗥胶夥匠探獾茫簓r=0.8164八-z=0.986-0.8164/0.8164-0.590=0.7491R=1.4Hmm=1.4x0.7491=0.5282nun3.2.1.3求操作線方程精飾段液體流量L=RD=0.282x75.35=18.67/精馀段氣體流量V=(R+1)。=1.5282x35.35=54.02E?。/"提馀段液體流量L=L+qF=18.67+1x59.19=77.86kmol/h提馀段氣體流量V=V-(l-q)F=V=54.02b"/h可得精儲(chǔ)段操作線方程：LDx加="乙+寸=034565+0.6

14、452提循段操作線方程：)3=某一等"4413.0.00133. 2.1.4求理論板數(shù)：逐板計(jì)算法(塔頂全凝器)相平衡方程：y=ax/l+(a-l)x=4.321.v/l+3.321.v精馀段操作線方程：LDx川=歹乙+%#=0,3456/+0.6452提錦段操作線方程：加=卜一等=L4413.0.0013應(yīng)用精儲(chǔ)方程：>1=0986工=£=0.590=0.00298/28第一塊塔板:第二塊塔板:第三塊塔板:第四塊塔板:第五塊塔板:第六塊塔板:第七塊塔板:第八塊塔板:y=xD=0.986&=0.9426X=0.9709X,=0.8853%=0.9512x3=0

15、.8185乂=0.9281.=0.7492y5=0.9041”0.6857=0.8821升=0.6339%=0.8643»=0.5958%=0.8511X=0.5695因?yàn)閤=0.5695<x=0.590。q故第八塊為進(jìn)料板換用提留段方程計(jì)算:%=0.8195為0=0.7372%=0.5660%=0.3328公=0.1035一y13=0.1479x13=0.0386=0.0543y15=0.0176xl4=0.0131x15=0.0041V=0.0046x=0.0011A6%=0.5142x10=0.3936乙=0.2318此時(shí)=0.0064<x=0.0029所需要的總的

16、理論板數(shù)為：N=16（包括再沸器）由以上計(jì)算結(jié)果可知：精儲(chǔ)段的理論板數(shù)為73.2.1.5實(shí)際塔板數(shù)N08板效率的求取查此溫度下的相對(duì)揮發(fā)度為2左右，9/28外二0.737,=0.85E=0.49(2x0.808)3=0.48所以，精飾段的塔板數(shù)為：N精=7/0.48=14.58=15塊提儲(chǔ)段的塔板數(shù)為：N,=9/0.48=18.75=19塊(含再沸器)3'C進(jìn)料板實(shí)際位置：N進(jìn)=19塊3.3精館塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算3.3.1操作壓力計(jì)算塔頂操作壓力：Pd=101.3+4=105.3kPa每層塔板壓降：ZXP=0.7kPa進(jìn)料板壓力：Pf=105.3+0.7X16=116.5

17、kPa塔釜操作壓力：P,=105.3+0.7X34=129.lkPa精鐳段平均壓力：Pal=(105.3+116.5)/2=110.9kPa提餌段平均壓力：Pr(116.5+129.1)/2=122.8kPa3.3.2操作溫度計(jì)算前面己計(jì)算出塔頂、進(jìn)料板及塔釜的泡點(diǎn)溫度，分別為81.7。、94.2。、137.5o所以：精儲(chǔ)段的平均溫度為tttl=(81.7+94.2)/2=87.95°C：提鐳段的平均溫度為t*(137.5+94.2)/2=115.85°C。3.3.3平均摩爾質(zhì)量計(jì)算(1)塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算yi=xD=0.986由相平衡方程算得知=0.9426Mvdm=0

18、.986x78.ll+(l-0.986)x112.56=78.59kg/koml=0.9246x78.ll+(l-0.9246)x112.56=80.09kg/koml(2)進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算由逐板計(jì)算結(jié)果知=0.85114=0.569510/28MVFm=0.8511x78.11+(1-0.8511)x112.56=83.24依/hnolMu,“=0.5695x78.11+(1-0.5695)x112.56=92.94依/hnol(3)塔釜平均摩爾質(zhì)量計(jì)算由逐板計(jì)算結(jié)果知：%,=0.0046xM=0.0011M哂f=0.0046x78.11+(1-0.0046)x112.56=112.4

19、0依/hnolMLWm=0.0064x78.11+(1-0.0064)x112.56=112.34依/kmol故：精餌I段平均摩爾質(zhì)量為：MVm=(78.35+83.24)/2=80.915依/hnolMhu=(80.09+92.94)/2=86.515依/kmol提播段平均摩爾質(zhì)量為：MVin=(83.24+112.40)/2=97.82依/kmolMUn=（92.94+112.52）/2=102.73依/kmol3. 3.4平均密度計(jì)算（1）氣相平均密度計(jì)算由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，得：塔頂：Pd=2.805PDMn_105.3x78.59RTd-8.314x(81.7+273.15)塔釜：

20、pWvRTW129.1x112.468.314x(137.5+273.15)=4.2514依/M精播段平均密度外加=竺也110.9x80.9158.314x(87.95+273.15)=2.989依/提播段平均密度a心=4電里=RL122.8x97.828.314x(115.85+273.15)=3.7142依/W（2）液相平均密度計(jì)算液相平均密度以下式計(jì)算，即：II=2%月塔頂液和平均密度的計(jì)算:11/28由tD=81.7,查手冊可得：P八二813.5伙/丁P5=0.98610.014=8699口/加+813.51040.215進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算tF=94.2,查手冊得：pA=7995

21、5kg/府進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率：p.八1八一八=878.89kg/WKLhnl0.5900.4106+799.5510253塔釜液相平均密度的計(jì)算=137.5,查手冊得：P人=747.82依/4二1040.215依/戶Pb=1025.3依/pH=976.43依/，0.002/0.9971=975.57依"1747.82976.43故：精餌1段平均密度的計(jì)算夕的=(815.99+878.89)/2=847.44依/丁提儲(chǔ)段平均密度的計(jì)算/以=(878.89+975.57)/2=927.23依/3. 3.5體積流率計(jì)算(1)氣相體積流率計(jì)算VM精循段：匕=-=50.42*80.915/(

22、36002.989)=0.4062/?/3/53600國提餌段：R=50.42*97.82/(3600*3.7142)=0.3952/s-36004“(2)液相體積流率計(jì)算/KA精福段：4=-=18.67*86.515/(3600*847.44)=0.0005戶/s3600?/iWIM提馀段:L=77.86*102.73/(3600*927.23)=0.002W/53600%3.3.6液體平均表面張力的計(jì)算(1)液相平均表面張力以計(jì)算(2)塔頂液相平均表面張力的計(jì)算：12/28由%=87.53,查手冊得：aA=21.064mN/m=23.56mN/tn叫=0.968x21.064+0.014x

23、23.56=21099/W/m（3）進(jìn)料板液相平均表面張力計(jì)算由，戶=94.2。，查手冊得：cr.=19.576?N/iti=22.224，N/m*=0.590x19.576+0.410x22.224=20.662W/m（4）塔釜液相平均表面張力計(jì)算由q=137.5。，查手冊得：aA=14.518mN/ni4=17.635W/m=0.0029X14.518+0.9971x17.635=17.626W/m2til（5）精例段的液相平均表面張力=（21.099+20.662）/2=20.88ImN/m提馀段的液相平均表面張力2足=（20.662+17.626）/2=19.144囚/73.3.7液體

24、平均粘度計(jì)算（1）液體平均粘度計(jì)算如下：bg/“=ZxJogM（2）塔頂液相平均粘度的計(jì)算由5=81.7。，查手冊5得：=0.3034/Pas“=0.4224mPas根據(jù)=0.9861g0.3034+0.0141g0.224可得：“加,=0.302（3）進(jìn)料板液相平均粘度的計(jì)算由=94.2。，查手冊得：=0.294iPas&=0.3825，尸a-s根據(jù)=0.590電。.294+0.410笆0.3825可得：13/28/月=03275?0”5（4）塔釜液相平均粘度的計(jì)算由=137.5。，查手冊得:根據(jù)1g/的=000291g0.24+0.997Ug0.24可得:=0.2439？Pas精儲(chǔ)

25、段液相平均粘度為：他,“=(0.3021+0.3275)/2=0.3148$提鐳段液相平均粘度為：入心=(0.2439+0.3275)/2=0.28577與3.4精情塔的塔體工藝尺寸計(jì)算3.4.1塔徑的計(jì)算（1）精福段將以上計(jì)算結(jié)果列表如下：表3已計(jì)算出的各項(xiàng)物性數(shù)據(jù)名稱精錨段提錦段液相平均密度/依/加847.44927.23氣相平均密度/依/2.9893.7142液相體積流量/M/s0.00050.0024氣相體積流量/加/S0.40620.3952液體表面張力mM/m20.88119.144液體平均粘度mPa.s0.31480.2857由皿=cj2B（其中0由。=6。（去產(chǎn)計(jì)算，C由史密斯

26、關(guān)聯(lián)圖查取。止出y不4Pl；0.0005x360084.44、；八鵬公橫坐標(biāo)為上1（匕£尸=（>=0.0063Vhpv0.4062x36002.989取板間距Ht=061，板上液層高度%=0.06/77,則HT-hL=0.54m14/28查史密斯關(guān)聯(lián)圖得Go=0.081C=q期.08心黑產(chǎn)=0.0840max=0.0840/858.88-3.11vrn=1.3934/?/5取安全系數(shù)為0.7,則空塔速度為u=Q.7uam=Q.97Qhn/s則：D=4X10786=1,1901.3.14x0.9701按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為塔截面積為實(shí)際空塔氣速為Aj=D2=x(2.0)2=3.141

27、5/7721.0786c,u.=0.3433?/s13.14153.4.2塔高的計(jì)算塔的高度可以由下式計(jì)算:Z="+(N-2-S)Hr+SHt+%.+Hw已知實(shí)際塔板數(shù)為N=30塊，板間距”=0.6/由于料液較清潔，無需經(jīng)常清洗，可取每隔7塊板設(shè)一個(gè)人孔，則人孔的數(shù)目S為：S=?-l=3.8=3個(gè)取人孔兩板之間的間距%=0.7/，則塔頂空間為=1.2?，塔底空間“w=24，進(jìn)料板空間高度%=05，那么，全塔高度：Z=1.2+(34-2-3)x0.46+3x0.74-0.54-2.4=23.6/?3.5塔板主要工藝尺寸計(jì)算3.5.1精饋段計(jì)算1、溢流裝置計(jì)算因塔徑0=20，可選用單溢流

28、弓形降液管，采用凹形受液盤。各項(xiàng)計(jì)算如下：(1)堰長'取/“=0.70=0.7x2.0=L40i(2)溢流堰高度瓦15/28由H,選用平宜堰，堰上液層高度心.由式心三荒員”計(jì)算近似取£=1（根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)）由4=0.0012x3600=432m/h,lw=1.40/7?型*1*（嗎10001.40=0.0060取板上清液高度hL=60可行故/?u=0.06-0.0060=0.0540/7;（3）弓形降液管寬度也和截面和A,由,0.72查弓形降液管的參數(shù)Aiv得=0.07222=0.1244D故4=0.0722%=0.22681M也=0.1240=0.248加依式。=3600A,

29、H驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間,3600AfHT=132.3s5s3600x0.2268x0.70.0012x3600故降液管設(shè)計(jì)合理。（4）降液管底隙高度力。/0=V取4=0.085°3600/"°llhli0.0012x3600則%=0.011/77°3600x132x0.08八一分0=0.050-0.011=0.039>0.011故：此降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。選用凹形受液盤，深度兒=50。16/282、塔板布置a）塔板分塊因。N1200/wn,故塔板采用分塊式。取Ws=Ws=0.070,叱=0.040/?/。b）開孔區(qū)面積計(jì)算開孔區(qū)面積4按A,

30、=2（xE+霸計(jì)算其中工=?_(必+叱)=當(dāng)一(0.248+0.070)=0.682小r=-W=-0.040=0.960/h2c2故Aa=2(0.6825/0.9602-0.6822+34皿96。飛屋螫=2.377加1800.960c）篩孔計(jì)算及排列本例所處理的物系無腐蝕性，可選用a=3mm碳鋼板，取篩孔直徑4=6。篩孔按三角形排列，取孔中心距/=3d。=18“松篩孔數(shù)目為“號(hào)一55x靛=8473.56開孔率=0.907(牛尸=0.907(|尸=10.08%3.6篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算3.6.1精饋段流體力學(xué)驗(yàn)算1、塔板壓降（1）干板阻力兒的計(jì)算/-/干板阻力由式兒=0.051"以計(jì)算c

31、o/Pl>由%=2,查篩孔的流量系數(shù)圖可得：C。=0.76CT氣體通過篩孔的速度/=匕=1686=4.4927s40.101x2.377故4=0.051x(4.49272.9430、0.76832.61=0.0063/%液柱17/28（2）氣體通過液層的阻力人的計(jì)算氣體通過液層的阻力丸由4=戶兒=M=心計(jì)算1,07863.1415-0.2267=0.3700/5Fq=1.12xV1383=2.02（依）心/（5產(chǎn)）查充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖得：/7=0.60故：九=/7%=0.60乂0.07=0.0427液柱（3）液體表面張力的阻力兒的計(jì)算液體表面張力所產(chǎn)生的阻力%由%=計(jì)算夕那4.4（7.4x2

32、0.688x10-37兒=匚=1.6886x10°pLgdQ832.61x9.81x0.006氣體通過每層塔板的液柱高（可按下式計(jì)算：hp=九+九+ha=0.04+0.042+0.0016886=0.0837?液柱氣體通過每層塔板的壓降為：=hfpLg=832.61x9.81x0.0837=0.684ATP,30.7長修（設(shè)計(jì)允許值）2、液面落差對(duì)于篩板塔，液面落差很小，可忽略不計(jì)。3、液沫夾帶Y（32液沫夾帶量由6=7義10廠廠計(jì)算。=25九=2.5x0.050=0.125/nJL=0.0081心液/kg氣40.1依淑kg氣5.7x10（0.8520.688x10-310.42-0

33、.125,故：液沫夾帶量與在允許范圍內(nèi)。4、漏液對(duì)篩板塔，漏液板氣速可由下式解得:18/28B|JuQj=4.4C0(0.0056+0.13/zz-ha)pL/pv=6322m/s實(shí)際孔速o=12.25,/s%金穩(wěn)定系數(shù)為：K=-L=2"=1.94)1.5k6.322故本設(shè)計(jì)中無明顯漏液。5、液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高“d應(yīng)服從奴7+%)苯一氯苯系屬一般物系，取*=0.5,貝I：叭/+hw)=0.5x(0.42+0.040)=0.23Im而4=4+%+也板上不設(shè)進(jìn)口堰，/可由式計(jì)算如下：4二0.153(%)?=0.153x0.08?=9.981x107/液柱=0.072+

34、0.06+0.000981=0330?液柱k叭叫+心故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。3.7塔板負(fù)荷性能圖3.7.1 精儲(chǔ)段負(fù)荷性能圖1、漏液線wo,nun=4-4C0(0.0056+0.13Z/l-ha)pL/pv,K,mm%=h+h°w19/28J284fLV<0.0056+0.13/Jh+-E,JlJ-hApLlpv代理數(shù)據(jù)整理得：V=11.56870.00998+0.526L/75在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)L值，依上式計(jì)算出匕值，計(jì)算結(jié)果列于下表:0.00060.00150.00300.0045”(W/s)1.4101.52311.76941.8365由此可作出漏液線1。2、液

35、沫夾帶線以(=0.1依液/kg氣為限，求匕-4關(guān)系如下:因?yàn)?=)7xlOY43.14-0.2267=0.34325V/?/=2.5%=2.5(4+/鼠.)h=0.050n?W人m畸)=0.55£/5故力,=0.1225+1.3754%=0.27751.3754*4/、325.7xl0w0.343匕1八，=。20.688x1()710.3015-1.326L?73/整理得：v=5.540-24.365L/75在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)人值，以上式計(jì)算出匕值，計(jì)算結(jié)果列于下表:Ls(mi/s)0.00060.00150.00300.0045匕(M/s)5.49635.32365.28604

36、.997620/28由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線2。3、液相負(fù)荷下限線對(duì)于平直堰，取堰上液層高度%,=0.006m作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，由式Zx2/3h,“=2.84x107xEx兆。"=0.0083,7?kw>取E=l,則:=0.00127/h3/50.006x1000V21.47-Z84-)X3600據(jù)此,可作出與氣相流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線3。4、液相負(fù)荷上限線以。=4s作為漿液管中停留時(shí)間的下限，由式8=3600%”得。=創(chuàng)£=4故La=j267x0.42=o.o2397Bss、max44據(jù)此可作出與氣相流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線4。5、液泛線令居=奴%

37、+兒）由Hd=%+%+hd；區(qū)=>+/+%;%=4十%聯(lián)立得：（pHT+（°戶一l）/?u=（/?+1）*+兒+4+her忽略人6招*與與LJi,與*的關(guān)系式代入上式得：b'=(pHr+“p-”Dh、,0.051R、式中：-一3(4)(A)cJPlJr=2.84xl0-5xEx(l+/7)代入有關(guān)數(shù)據(jù)得:21/280.007071*(*)=(0.101x2.05x0.770)2832.61/=0.5x0.42+(0.5-0.62-l)x0.050=0.154=169.4400454-0.154/(/人/(1.48x0.02037/d'=2.84x103xix(l

38、+0.60)j=0.8031故0.005229V/=0.154-189.440L,2-0.8031.2/3或囁=26.734-21075L-113.484%在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)4值，以上式計(jì)算出匕值，計(jì)算結(jié)果列于下表:線性線性線性線性表|4,浦0.00060.00150.00350.005v.5.0274.7254.32973.7196由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線5.22/28在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn)A(0.002777,2.77),連接0A,作出操作線，由圖可看出，該篩板的操作上限為液沫夾帶線控制，下限為漏液線控制，由圖查得：匕g=4,69K.a=L35V故操作彈性為：-至=3.47>

39、3vs.tmn4附屬設(shè)備的選型4.1 再沸器的選用再沸器選用0.2例匕，263.8C的水蒸氣，傳熱系數(shù)K取2520kJ/(m.h.C)R=2204.6KJ/Kg4.1.1 再沸器的熱量衡算;2=%+%也+0lv是由再沸器上升的蒸汽的熔值:，=30.76562(132.2+273.125)/562405.1°38=28.846W/是塔底液的熔值:/“=36.547632.6-(132.2+273.125)/632.6-405.1°38=35.86353/molQl=0050V=HS.61kmol/hW=28.14A/”o力L=l46.Slkmol/h0.95a=118.67x

40、28.846+28.14x36.86-42.89x36.8608=2921.68x10'/？4.1.2飽和蒸汽用量：G=Qh/R=2921.68X1O3/2204.6=1325.65依/14.1.3再沸器的加熱面積twl=131.4C再沸器的液體的入口溫度:23/28/心=131.4C為回流汽化上升蒸汽時(shí)的溫度：八=263.8C為加熱蒸汽的溫度;/.=263.8C為加熱蒸汽冷凝為液體的溫度 /=t-t=263.8-131.4=132.4*01A /.=一g=263.8-136.2=132.4 /=132.4C4=2921.68x1()3=g7568/可選擇釜式再沸器(其換熱管束采用U形

41、管KStm220x132.4911束，結(jié)構(gòu)上與其他換熱器不同之處在于殼體上設(shè)置一個(gè)蒸發(fā)空間，其大小由產(chǎn)氣量和所要求的蒸汽品質(zhì)來決定。)4.2冷凝器的選用本設(shè)計(jì)中冷凝器選用管殼式冷凝器，冷凝水循環(huán)與氣體之間方向相反，當(dāng)逆流式流入冷凝器時(shí)，其液膜減少，傳熱系數(shù)增大，有利于節(jié)省面積，減少材料費(fèi)用。冷卻水的進(jìn)口溫度/25，出口溫度4=40。露點(diǎn)回流溫度經(jīng)估算得小二86.8C,塔頂操作溫度=87.534.2.1全凝器熱量衡算:Qn=V7、,一"一一(八+/,)/。Iv=30.761562-(81.7+273.125)/562-405.1°38=30.468=36.547632.6-(

42、81.7+273.125)/632.6-405.1°M=39.427=30.265x0.986+39.245x0.014=30.3818V/0=118.67x30.468-75.78x30.381842.89x30.3818=1.2909x1()7/力4.2.2冷卻水用量w=eD/4.187x(z1-r2)=1.29xl07/4.187(40-25)=2.01xl07/i4.2.3冷凝器的選擇：冷凝器選擇列管式，逆流方式24/28總的傳熱系數(shù)為500->SOOkal/m2./?.本設(shè)計(jì)取值K=S00kal/m2.h.=3344V/m2.h進(jìn)料溫度為t,尸81.7。（飽和蒸汽）-

43、1=81.7。（飽和液體）冷卻水為1257（=40。、¥、公用卜包=81.7-25=56.7逆流操作：1Ar=81.7-40=41.7Ar=M/In乂/M=15/03072=48.816傳熱面積根據(jù)全塔熱量衡算：&=1.29x107股？4=Q/KAr,“=80.145/4.3塔內(nèi)其他它構(gòu)件：4.3.1進(jìn)料管加料選用高位槽進(jìn)料，也取0.40.8?/s。本次設(shè)計(jì)取WK=0.6m/sdF=4><尸'/3600叫.0乙=74x9130.41/3600x3.14x0.6x850.48=0.14/n:.式中F,一一進(jìn)料液質(zhì)量流量，kg/hpL一一進(jìn)料條件下的液體密度，

44、kg/m54.3.2回流管本次設(shè)計(jì)采用的是重力回流，所以速度WR=0.4m/sdR="4山3600叫P/=74x358131/3600x3.14x0.4x832.61=0.0617m式中L一一回流液體質(zhì)量流量，kg/hpL一一塔頂液相密度，kg/m5.4.3.3塔頂蒸汽管因?yàn)椴僮鲏毫槌?，所以蒸汽速度?取1220z/s,本設(shè)計(jì)選叱,=15sdD=J4XV/3600叫，a=y/4x9490.04/3600x3.14x15x2.9340=0.28/n式中V-塔頂蒸氣質(zhì)量流量，kg/hA一一塔頂氣相密度，kg/m3.4.3.4塔底出料速度塔釜流出液的速度比、取0.5/s,本設(shè)計(jì)取叱,=0.7m/s25/28塔底溫度取132.2%;4=機(jī)卬/3600叫,自=74x3161.25/3600x3.14x0.6x112.34=0.082/式中W-塔釜出液的質(zhì)量流量，kg/h;心一塔釜液相密度，kg/m55所設(shè)計(jì)篩板的主要結(jié)果匯總于表下序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)，單位數(shù)值1平均溫度JC109.62平均壓力P；kPa115