橡胶车间丁烯氧化脱氢工段解析塔和再生塔的工艺设计

诚信申明本人申明：我所呈交的本科毕业设计师我个人在导师指导下对四年专业知识而进行的研究工作及全面的总结。尽我所知，除了中文特别加以标注和致谢中罗列的内容以外，论文中创新处不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京化工大学或其它教育机构的学位或证书而已经使用过的材料。与我一同完成毕业设计的同学对本课题所做的任何贡献均已在文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 年 月 日橡胶车间丁烯氧化脱氢工段解析塔和再生塔的工艺设计摘 要精馏塔是化工生产中普遍使用的单元操作装置，它的操作性能的好坏直接影响产品的质量和生产过程的能耗。本设计简单介绍了丁烯氧化脱氢制丁二烯的工艺方法及其原理，橡胶工业在国内外发展现状，主要是对橡胶车间丁烯氧化脱氢工段的解吸塔（精馏塔）进行设计。本设计采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全冷凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送入储罐。本次设计的基本方案：精馏塔的工艺计算：重点是物料衡算和能量衡算。精馏塔塔径及塔板结构的计算：对其各个部分进行了选型、尺寸、结构设计及设计结果的分析讨论和优化处理。并绘制了带控制点的流程图和主要设备工艺图。关键词：丁二烯 泡点 精馏塔 解吸塔Section oxidative dehydrogenation of butene rubber plant tower and the regeneration tower analytical process designAbstractDistillation is commonly used in chemical production unit operations unit, the operating performance of its direct impact on product quality and production process energy consumption. The design brief introduction to the oxidative dehydrogenation of butene butadiene methods and principles of the process, the rubber industry development status at home and abroad, mainly for rubber plant section in oxidative dehydrogenation of butene desorption column (distillation column) design .This design uses the bubble point feed, the feed solution through the preheater is heated to the bubble point into the distillation column. Up top all-condenser condensing steam, condensate return in the next part of the bubble point to the tower, the rest of the cooler by the product into the tank after cooling. The design of the basic program: calculated distillation process: focus on material balance and energy balance. Drive and tray distillation tower structure calculation: the selection of its various parts, dimensions, structural design and design analysis of the results discussed and optimized. And draw a flow chart with a control point and the main equipment and technology plans.Key words: butadiene desorption tower distillation column bubble point目 录前 言1第1章 丁二烯的简述2第1.1节 丁二烯的生产方法2第1.2节 反应过程的影响因素3第1.3节 国内外生产和消费状况3第2章 解吸塔和再生塔的物料衡算5第2.1节 解析塔的物料衡算5第2.2节 再生塔的物料衡算9第3章 解吸塔和再生塔的热量衡算12第3.1节 解吸塔的能量衡算12第3.2节 再生塔的热量衡算16第4章 解吸塔的设计18第4.1节 解析塔的工艺尺寸设计18第4.2节 弓形降液管的计算21第4.3节 塔板布置及浮阀数目与排列22第4.4节 塔体总高及辅助装置27结 论29参考文献30符号说明31致 谢3334前 言丁烯氧化脱氢制丁二烯是我国丁二烯来源的重要途径，丁烯氧化脱氢是以丁烯为原料，通过在贫氧条件下的选择性催化氧化，获得所需产品丁二烯 1。丁二烯是石油化工基本原料和生产高分子合成材料的重要单体。随着我国汽车工业和轮胎生产的迅猛发展，制取丁二烯技术开发工作进展较快，特别是我国自行开发的乙睛法抽提丁二烯和丁烯氧化脱氢新型铁系催化剂，构成了具有一定特色的我国丁二烯生产工艺2。在丁烯氧化脱氢法制备丁二烯工段中，其工艺流程和解吸塔等主要设备的设计是使生产顺利进行、制备高质量丁二烯的重要条件。本设计对其进行了设计、计算并绘制了带控制点的工艺流程图和主要设备工艺条件图。第1章 丁二烯的简述第1.1节 丁二烯的生产方法丁二烯的来源主要是从乙烯裂解装置副产的混合C4馏分中抽提得到，这种方法价格低廉,经济上占优势，是目前世界上丁二烯的主要来源。根据所用溶剂的不同，该生产方法又可分为乙腈法(ACN法)、二甲基甲酰胺法(DMF法)和N-甲基吡咯烷酮法(NMP法)3种。1.1.1乙腈法该方法是以含水10%的乙腈(ACN)为溶剂，由萃取、闪蒸、压缩、高压解吸、低压解吸和溶剂回收等工艺单元组成。1977年Shell公司在改造中增加了冷凝器和水洗塔，并将闪蒸和低压解吸的气相合并压缩，其中约8% 经冷凝送往水洗塔洗去溶剂，塔顶气相返回原料蒸馏塔，这样就除去了C4烃中的C5烃。其余气体一部分送往高压解吸塔，另一部分作为再沸气体送往萃取蒸馏塔塔底以提供热能，从而省去了一台再沸器，降低了蒸汽用量。对炔烃含量较高的原料需要进行加氢处理或采用精密精馏、两段萃取才能得到纯度较高的丁二烯3。1.1.2二甲基甲酰胺法二甲基甲酰胺法(DMF法)又名GPB法。该生产工艺包括四个工序，即第一萃取蒸馏工序、第二萃取蒸馏工序、精馏工序和溶剂回收工序。原料C4汽化后进入第一萃取精馏塔，溶剂DMF由塔的上部加入。溶解度小的丁烷、丁烯、C3使丁二烯的相对挥发度增大，并从塔顶分出，而丁二烯、炔烃等和溶剂一起从塔底导出，进入第一解吸塔被完全解吸出来，冷却并经螺杆压缩机压缩后进入第二萃取精馏塔进一步分离。脱重塔顶可以得到纯度在99.5%以上的聚合级丁二烯4。1.1.3 N-甲基吡咯烷酮法N-甲基吡咯烷酮法(NMP法)， 其生产工艺主要包括萃取蒸馏、 脱气和蒸馏以及溶剂再生工序。粗C4馏分气化后进入主洗涤塔底部，含有8%水的N-甲基吡咯烷酮萃取剂由塔顶进入，丁二烯和更易溶解的组分及部分丁烷和丁烯被吸收，同时不含丁二烯的丁烷和丁烯从塔顶排出。主洗塔底部的富溶剂进入精馏塔，在此溶剂吸收的丁烷和丁烯被更易溶的丁二烯、丙二烯和乙炔置换出来，含有乙炔和丙二烯的丁二烯从精馏塔侧线以气态采出进入后洗塔。精馏塔釜的富溶剂先进入闪蒸罐中部分脱气，再进人脱气塔脱烃，从后洗塔出来的粗丁二烯在第一蒸馏塔脱除甲基乙炔，在第二蒸馏塔中脱除1，2-丁二烯和C5烃，由第二蒸馏塔顶得到丁二烯产品 5。第1.2节 反应过程的影响因素1.2.1原料组成的影响原料丁烯的主要异构体为1-丁烯、顺-2-丁烯和反-2-丁烯等。以顺-2-丁烯和1-丁烯为原料时，可得到较高的丁二烯收率和选择性。丁烯转化率顺序为：顺-2-丁烯1-丁烯反-2-丁烯。在高转化率下，1-丁烯可相当于或大于顺-2-丁烯的转化速度，但选择性有所下降6。1.2.2氧烯比的影响 氧烯比可以直接影响丁二烯的收率和选择性。氧烯比小时，不能充分发挥催化剂的活性，甚至会造成床层温度分布不均匀。随着氧烯比的增大，反应区加长，丁烯转化率升高，丁二烯单程收率提高。氧烯比太大会使副反应明显增加，造成选择性大幅度下降。为此，应保证生成气中有一定量的氧称作残氧。氧烯比的大小根据残氧量的多少来调节 7。1.2.3反应温度的影响反应温度低时反应不能进行或进行缓慢，随着温度的上升，反应逐渐加剧。当温度继续升高时，副反应增多，使丁二烯的选择性和收率下降。反应温度过高，加速催化剂结炭，也使其小孔收缩和比表面积减小，大大降低了催化剂活性。因此，操作时应避免长时间超温。反应温度的选择，可根据催化剂的新旧程度寿命的长短及反应速度等来决定活性较高的新催化剂，宜选用较低的反应速度，以免反应器底部超温及初期反应激烈造成局部缺氧8。第1.3节 国内外生产和消费情况2000年，全球丁二烯的总生产能力为960万吨，2003年的总消费量为867万吨。其中聚丁二烯橡胶的消费量约占总消费量的33.2%，丁苯橡胶约占19.2%，丁苯胶乳约占13.5%，己二腈约占12.8%，热塑性弹性体约占6.3%，其他方面约占15%9。 2003年我国丁二烯的消费量为98.21万吨，其中产量为85.5万吨，进口量为13.59万吨，出口量为1.18万吨，消费结构为：顺丁橡胶对丁二烯的需求量约占总消费量的38.4%，丁苯橡胶约占34.1%，SBS弹性体约占12.9%，ABS树脂约占10.5%，其它方面约占4.1%。合成橡胶仍将是我国丁二烯最主要的消费领域，ABS树脂的消费比例大幅度增加10。第2章 解吸塔和再生塔的物料衡算第2.1节 解吸塔的物料衡算2.1.1解析塔处理依据进入解析塔的物料处理量：8000kg/h表 2-1 解吸塔物料处理量组成摩尔质量g/molmol%己烷86.1827.72庚烷100.2127.72丁烷58.211.28丁烯56.1114.20丁二烯54.0128.28CO244.010.82呋喃68.070.0352.1.2解析塔进料组成原料液的平均摩尔质量:=86.180.2772+0.2772100.21+58.210.0128+(0.0724+0.0596+0.01)56.11+0.282854.01+0.008244.01+0.0003568.07=76.0387g/mol进入解析塔的物料处理量F=8000kg/h76.0387g/mol=105.21kmol/h表2-2 解吸塔进料组成表组成分子量mol%kmol/hkg/hwt%丁烷58.211.281.3578.580.98正丁烯56.111.01.0558.920.74顺丁烯56.117.247.62427.565.34反丁烯56.115.966.27351.814.40丁二烯54.0128.2829.751606.8020.08二氧化碳44.010.820.8637.850.47呋喃68.070.0350.042.720.03己烷86.1827.7229.162513.0031.41庚烷100.2127.7229.162922.1236.53合计-100.00105.218000.0099.982.1.3侧线出料组成计算侧线各种组分出料量：丁烷： 1.35 kmol/h 呋喃： 0.04kmol/h正丁烯： 1.0599.5%=1.045 kmol/h顺丁烯： 7.62 kmol/h 反丁烯： 6.27 kmol/h丁二烯： 29.75(1-2.5%)99.8%=28.948 kmol/h侧线出料量为D= 45.273 kmol/h其中：正丁烯含量为99.5%；新产生聚合物为2.5%；丁二烯含量为99.8%；以上其他物质为100%侧线组成平均摩尔质量M=54.84 g/mol侧线出料量为54.84表2-3 解吸塔侧线出料组成组成分子量mol%kmol/hkg/hwt%丁烷58.212.9821.35078.5843.165正丁烯56.112.3081.04558.6352.362顺丁烯56.1116.8317.620427.55817.221反丁烯56.1113.8496.270351.81014.170丁二烯54.0163.94128.9481563.48162.973呋喃68.070.0870.0402.7220.109合计-99.99845.2732482.770100.0002.1.4侧线出料温度假设温度t=40,P=0.4Mpa（绝压）；查表11得Ki值表2-4 在40下解吸塔侧线气液两相平衡组成组成丁烷正丁烯顺丁烯反丁烯丁二烯呋喃ki0.921.080.810.871.040.47xi0.050.070.140.100.640.04yi0.04600.07560.11340.08700.66560.0188因为ki=; 所以yi=ki=1.0064，可见1，符合条件，因此假设t=40成立。2.1.5循环部分组成计算循环量V=0.5侧线出料量=0.545.273 =22.637 kmol/h取回流比R=2 （回流比范围24）则回流量L=2D=290.546 kmol/h 假设循环部分组成，计算可得循环部分组成的平均摩尔质量M=54.705 g/mol循环处理量为54.7051238.357kg/h表2-5 解吸塔循环部分物料组成分子量kmol/hmol%kg/hwt%正丁烯56.110.9984.4155.9984.522丁烷58.211.1024.8764.1475.180丁二烯54.0113.29058.71717.79157.962顺丁烯56.113.37114.89189.14715.274反丁烯56.113.37114.89189.14715.274二氧化碳44.010.5032.2222.1371.788合计-22.63799.991238.357100.002.1.6循环部分的温度假设t=40，P=0.4Mpa（绝压），查表11得ki值表2-6 在40 解吸塔循环部分气液两相平衡组成正丁烯丁烷丁二烯顺丁烯反丁烯二氧化碳yi%4.314.8758.6814.7514.632.76ki1.080.921.040.810.8723.00xi%3.9915.29356.42318.21016.8160.1201.0085；则，符合条件，因此假设t=40成立。2.1.7回流部分组成计算已求得回流量L=90.546 kmol/h；回流部分组成的平均摩尔质量M=54.705 g/mol则回流部分处理量为90.5464953.319kg/h回流部分物料组成与循环部分组成相同，只是处理量不同。表2-7 解吸塔回流部分组成分子量kmol/hmol%kg/hwt%正丁烯56.113.9934.41224.0474.523丁烷58.214.4104.87256.6775.182丁二烯54.0153.16058.712871.14557.965顺丁烯56.1113.48214.89756.47515.272反丁烯56.1113.48214.89756.47515.272二氧化碳44.012.0102.2288.4601.786合计-90.53799.994953.279100.0002.1.8塔顶组成计算F=L+V (L为回流量，V为循环量)Fyi=Lxi+VyiYi=kixi由上式联立可得yFi=yi()=yi=yi()假设t=40，P=0.4Mpa(绝压)，查表11得ki值表2-8 在40下解吸塔塔顶气液两相平衡组成正丁烯丁烷丁二烯顺丁烯反丁烯二氧化碳yi%4.314.8758.6814.7514.632.76ki1.080.921.040.810.8723.00xi%3.9915.29356.42318.21016.8160.120yFi%4.0555.20956.87417.51816.3790.6481.0085；yFi%=1.0068，则yFi%，符合条件，假设t=40成立。2.1.9塔底组成计算 解析塔进料量=吸收塔底出料，即：F=0.5D+D+W则塔底出料量W=F-1.5D=105.21-1.5 kmol/h C8聚合物占新产生丁二烯的2.5%，则C8含量为28.948塔底组成的平均摩尔质量M=93.340 g/mol塔底出料量为93.340表2-9 解吸塔塔底组成分子量mol%kmol/hkg/hwt%86.1849.51618.4701591.74545.718100.2149.51618.4701850.87953.161C8108.160.9680.36139.0461.121合计-100.00037.3013481.670100.000第2.2节 再生塔的物料衡算2.2.1再生塔设计依据进料为解析塔塔底出料的10%（kg）；塔顶中C8占总C83%；塔底中占总3%；塔底中为02.2.2再生塔进料组成再生塔进料为解析塔塔底出料的10%，即F=10%=348.168组成平均摩尔分数M=93.340 g/mol再生塔进料量为348.168 3.730 kmol/h表2-10 再生塔的进料组成分子量mol%kmol/hkg/hwt%86.1849.5161.847159.17445.719100.2149.5161.847185.08853.162C8108.160.9680.0363.8941.118合计-100.0003.730348.15699.9992.2.3再生塔塔顶组成塔顶中C8占总C83%,则塔顶中C8=0.036塔底中占总3%，则塔顶中=1.847塔底中为0，则塔顶中=1.847因此可得塔顶总量为0.0011 +1.7848 +1.847 =3.6329kmol/h摩尔分数M=93.079g/mol塔顶出料量为93.079 g/mol表2-11 再生塔塔顶组成分子量mol%kmol/hkg/hwt%86.1850.8411.8470159.174547.073100.2149.1291.7848178.837052.887C8108.160.0300.00110.11900.035合计-100.003.6329338.140599.9952.2.4再生塔塔顶的温度设塔顶温度为t=95，P=0.1MPa(绝压)=0.9869atm表2-12 在95下再生塔塔顶气液两相平衡组成C8yi%50.84149.1290.030ki1.560.7311.3xi%32.59067.3000.0030.9989，符合条件，假设t=95成立。2.2.5再生塔塔底组成塔顶中C8占总C83%,则塔底中C8=0.036塔底中占总3%，则塔底中=1.847塔底中为0因此可得塔顶总量为0.0349kmol/h+0.0554kmol/h=0.0903kmol/h组成平均摩尔分数M=105.087g/mol塔顶出料量为105.087 g/mol表2-13 再生塔塔底组成分子量mol%kmol/hkg/hwt%86.180000C8100.2138.6490.03493.497336.8548108.1661.3510.05545.992163.1452合计-100.0000.09039.4894100.00002.2.6再生塔塔底温度设塔底温度为t=100，P=0.2MPa(绝压)因为0.1MPa=100KPa=0.9869atm,则0.2MPa=1.974atm表2-14 在100下再生塔塔底气液两相平衡组成C8yi%61.35138.649ki6.100.43xi%10.05889.8810.9994，符合条件，假设t=100成立。第3章 解吸塔和再生塔的热量衡算第3.1节 解吸塔的能量衡算3.1.1侧线冷却器热量计算假设侧线冷却器出口温度为32；水的进口温度为15，出口温度为25t平均=，t1=8由温度，查侧线组成的Cp值11，见表3-1表3-1侧线冷却器热量组成丁烷正丁烯顺丁烯反丁烯丁二烯呋喃合计流量 kmol/h1.3501.0457.6206.27028.9480.04045.273Cp J/molk-19583829680110-Q入-Q出 kJ/h1026693.884998.724815.3618526.7235.230095.88其中： 3.1.2水的用量水的进口温度为15，出口温度为25，则 t平均=，t2=10查表12得Cp水=4.179 kJ/kg. k 由上式计算：m=720.169kg/h3.1.3塔顶冷凝器热量计算潜热值查表12可得表3-2 塔顶冷凝器热量丁烷正丁烯顺丁烯反丁烯丁二烯CO2合计xi%4.874.4114.8914.8958.712.2299.99流量kmol/h1.1020.9983.3713.37113.2900.50322.637潜热kJ/mol21.0020.5922.0922.0922.0425.06-Q103 kJ/h2314220548.8274465.3974465.39292911.612605.18498138.38由于 所以m=11920.04kg/h=11.9t/h3.1.4再沸器的热量计算假设进塔温度为135，以25为基准表3-3 再沸器的热量组成流量kmol/hH kJmol-1Q己烷18.47046.221347.775庚烷18.47052.391527.692聚丁二烯0.36129.751126.038合计37.301296.615180.5873.1.5侧线热量计算侧线t=40 ，查表11得Cp 值表3-4 解吸塔侧线的热量组成流量kmol/hCp J/mol.kHi J/molQi kJ/h丁烷1.35010015002025.000正丁烯1.0458312451301.025顺丁烯7.6208212309372.600反丁烯6.2709814709216.900丁二烯28.94880120034737.600呋喃0.040108162064.800合计45.273-826556717.9253.1.6塔底的热量计算假设塔底温度t=135，查表11得Cp 值表3-5 解吸塔塔底的热量组成流量kmol/hCp J/molK-1Hi J/molQi kJ/h18.47018920790383991.318.47021623760438847.2C80.361246270609768.66合计37.301-71610832607.163.1.7循环热量P=0.4Mpa（绝），t=40=313.15K ，查表11可得Cp值表3-6 解吸塔循环热量组成流量kmol/hCp J/molK-1Hi J/molQi kJ/h正丁烯0.9988312451242.51丁烷1.10210015001653.00丁二烯13.29080120015948.00顺丁烯3.3718212304146.33反丁烯3.3719814704955.37二氧化碳22.137 kg/h0.87kJ/kg.k13.05kJ/kg288.89合计22.637-28234.13.1.9贫富油换热器热量计算假设进塔温度t=62 表3-7 贫富油换热器的热量组成流量kmol/hH kJmol-1Q丁烷1.3529.2739.515正丁烯1.0525.5826.859顺丁烯7.6225.27192.557反丁烯6.2729.58185.467丁二烯29.7524.65733.338呋喃0.0433.901.356己烷29.1646.221347.775庚烷29.1652.391527.692二氧化碳37.85kg/h29.751126.038合计105.21296.615180.587第3.2节 再生塔的热量衡算3.2.1塔顶冷凝器热量计算设泡点为85，分别查得Ki 11和Hi 12表3-8 再生塔塔顶冷凝器热量组成流量kmol/hxi%kiyi%Hi kJ/molQi103 kJ/h1.847050.8411.4272.19410.519.3941.784849.1290.5627.51211.8821.203C80.00110.0309.80.29413.260.015合计3.6329100.00-100%35.6440.612其中：水t平均=，t2=10查表12得Cp水=4.179 kJ/kg. k 因为 ，所以m=971.811kg/h3.2.2再沸器热量计算已求得解吸塔塔底热量Q底=832607.16kJ/hQ入=10%Q解吸塔塔底=10%832607.16kJ/h=83260.716kJ/h再生塔塔底102，查表11可得Cp值表3-9 再生塔再沸器热量组分流量kmol/hH J/molQi103 kJ/h000C80.034915708548.2090.055417325959.805合计0.0903330331508.0143.2.3塔顶热量计算塔顶温度t=95 ，查表11可得Cp值表3-10 再生塔塔顶组分热量流量kmol/hH J/molQi 103 kJ/h1.84701239022.8841.78481400024.987C80.0011156100.017合计3.63294200047.8883.2.4汽化计算全塔平均温度为t平均=,查表11得各组分的汽化热 kJ/kg表3-11再生塔各组分汽化热组成tc-t kJ/kgkg/hQ汽化103kJ/h137.1310159.17449.662168.2318185.08859.228C8197.63223.8941.266合计-348.156110.1563.2.5 蒸汽用量Q蒸汽=Q底+Q汽化+Q顶-Q入=1508.014 103kJ/h +110.156103kJ/h+47.888103kJ/h-83260.716kJ/h = 1582797.284kJ/h G蒸汽=17.850kmol/h 第4章 解吸塔的设计第4.1节 解析塔的工艺尺寸设计4.1.1 塔径的计算（1）侧线出料温度为40表4.1 侧线出料组成组成分子量mol%kmol/h丁烷58.212.9821.350正丁烯56.112.3081.045顺丁烯56.1116.8317.620反丁烯56.1113.8496.270丁二烯54.0163.94128.948呋喃68.070.0870.040合计-99.99845.273总物料处理量为45.273 kmol/h原料液的平均摩尔质量:= 54.84 g/molV1=PMRT=0.410654.8410-38.314（273.15+40）=12.07kg/m3VS1=V3600V1M=45.27354.84360012.07=0.184m3/s (2) 进料62表4.2 解吸塔进料及密度组成分子量mol%kmol/h kg/m3 (cp)丁烷58.211.281.355560.191正丁烯56.111.01.055830.298顺丁烯56.117.247.625780.128反丁烯56.115.966.275780.128丁二烯54.0128.2829.756000.150二氧化碳44.010.820.864680.142呋喃68.070.0350.048950.061己烷86.1827.7229.166330.262庚烷100.2127.7229.166560.341合计-100.00105.21-平均摩尔质量M=76.0387g/mol密度的平均值L1=631.67kg/m3Ls1=L3600LM=105.2176.03873600631.67=0.0022m3/s (3 ) 塔顶出料为40表4.3 塔顶出料组成-正丁烯丁烷丁二烯顺丁烯反丁烯二氧化碳分子量56.1158.2154.0156.1156.1144.01ki1.080.921.040.810.8723.00yi%4.314.8758.6814.7514.632.76平均摩尔质量M =53.65g/molV2=PMRT=0.410653.6310-38.314（273.15+40）=8.24kg/m3VS2=V3600VM=113.18353.6536008.24=0.205m3/s(4)塔底出料135表4.4 塔底出料组成及密度分子量mol%kmol/h kg/m3 (cp)86.1849.51618.4705510.169100.2149.51618.4705840.203C8108.160.9680.3616120.232合计-100.00037.301-塔底组成的平均摩尔质量M=93.340 g/mol塔底出料量37.301kmol/h 密度的平均值L2=582.33kg/m3Ls2=L3600LM=37.30193.343600582.337=0.0017m3/s可得 Ls=LS1+LS22=0.0022+0.00172=0.0022m3/s L=L1+L22=582.33+613.672=598kg/m3 VS=VS1+VS22=0.184+0.2052=0.195m3/s V=V1+V22=12.07+8.242=10.155kg/m3 LsVs(LV)12=0.0866 化工生产中常用板间距13为：200，250，300，350，400，450，500，600，700，800mm。取板间距HT=500mm，通常板上液层高度hL=0.050.08m，取hL=0.06m可得HT-hL=0.44m，查表14得，得C20=0.072：平均摩尔质量M=54.84+53.65+76.0387+93.344=69.43g/mol =17dyn/cm C=C20(20)0.2=0.070负荷系数C=maxVL-V=0.070max=0.070L-VV=0.483m/s取=0.6max=0.29m/sD=4VS=40.1953.140.29=0.88m0.9m(取圆整) 注：（标准塔径：0.6，0.7，0.8，0.9，1.0，1.2，1.4，1.6， 4.2m）检验：塔截面积AT=4D2=0.636m2=VSAT=0.1950.636=0.29m/s4.1.2 溢流装置D=0.9m,Ls=0.0022m3/s,选单型流弓形降液管，不设进口堰（1）出口堰堰长Lw=(0.60.8)D，取堰长15Lw=0.6D=0.84m堰上层高度how(c采用平自堰) how=2.841000ELhLw23=0.017m其中：Lh=LS3600=7.92m3/sLh/(lw)2.5=37.01 lw/D=0.6 查液流收缩系数计算图13得：E=1.02一般情况下可取E值为1，所引起的误差不大。堰高hw 13hw=hL-how=0.06-0.017=0.043m又 0.1- how=0.1-0.017=0.083m0.05- how=0.05-0.017=0.033m因此0.05- howhw0.1- how第4.2节 弓形降液管的计算4.2.1弓形降液管的宽度和面积由lw/D=0.7，查图弓形降液管的宽度与面积15，得Wd/D=0.150，Af/AT=0.09 (其中：Af降液管面积、AT塔横截面积)得弓形降液管的宽度Wd=0.150.9=0.135m弓形降液管的面积Af=0.09AT=0.0572m2检验：=AfATLs5s 因此满足设计要求。4.2.2降液管底隙高度h0 一般根据经验底隙流速取0=0.08m/s降液管底隙高度是指降液管底边于塔板间的距离h0。确定h0的原则是：保证液体夹带的悬浮固体通过底隙时不致沉降下来以堵塞通道；同时又要有良好的液封。要达到这两个条件，底隙高度h0可按下式13估算，即： =50.926mm降液管底隙高度一般不宜小于2025mm,否则易于堵塞，或因安装偏差而使液流不畅，造成液泛。在设计时，塔径较小可取h0=2530mm,塔径较大时，可取40mm左右，最大时可取150mm。本塔塔径较大，通过上述计算可知本塔降液管底隙高度设计合理16。第4.3节 塔板布置及浮阀数目与排列4.3.1 塔板的布置塔板有整块式和分块式两种。本塔塔径大于900mm，能在塔内进行装拆，可采用分块式塔板。塔板板面可分为四个区域：鼓泡区 塔板上气液接触的有效，Aa溢流区 降液管及受液盘所占区域Af=Aa破沫区 前两者之间的区域。此区内不开筛孔，主要在液体进入降液管之前，有一段不鼓泡的安定地带。以免液体大量夹带气泡进入降液管。此区又称安定区，其宽度Ws可按下述范围选取17：当D1.5m时，Ws=80110mm当D1m时，Ws可以适当减小一些本塔塔径小于1.5m故取宽度Ws=55mm无效区 即靠近塔壁的一圈边缘区域，这个区域主要供支持塔板的边梁之用。其宽度小塔为3050mm，大塔为5070mm。此处取宽度Wc=50mm4.3.2 浮阀数目与排列动能因数F0=912 取F0=9.870=F0V=9.8710.155=3.1阀孔气速0与每层板上的阀孔的N的关系为N=Vs4d020一般d0=0.039m因此N=Vs4d020=0.1953.1440.03923.1=52.7，取N=53鼓泡区内浮阀的排列：按等边三角形排列t=0.0390.907AaA0其中：鼓泡区面积Aa=2xR2-x2+2180R2sin-1xRx=D2-Wd-WS=0.45-0.135-0.055=0.26mR=D2-WC=0.45-0.05=0.4m所以Aa=2xR2-x2+2180R2sin-1xR=20.420.42-0.262+21800.42sin-10.260.4=0.48m2又A0=4d02n=0.069m2所以t=0.0390.907AaA0=0.142m检验：0=VS4d02N=0.1950.0633=3.10F0=0V=3.1010.155=9.88，在912之间满足条件。=0=0.293.10=0.045=9.35%10%，符合条件。4.3.3 流体力学验算气相通过浮阀塔板的压降hp=hC+hl+ha:干板阻力oc=1.82573.1v=1.82573.110.155=4.9m/s见化工原理hc=5.34v0c22Lg=5.3410.1554.9225989.81=0.11mb:板上充气液层阻力0=0.20.35 取0=0.3hl=0hL=0.30.06=0.018mC:液体表面张力所造成的阻力，忽略不计因此hp=0.128m4.3.4 淹塔为了防止淹塔现象的发生，要求控制降压管中清液层HdHT+hw,Hd=hp+hl+hd气体通过塔板的压降所相当的液