苯-氯苯分离过程筛板式精馏塔设计

1、精品文档5欢在下载另他工务出设计说明书课程名称：化工原理课程设计设计题目：苯-氯苯分离过程筛板式精微塔设计院 系：化学与环境工程学院学生姓名：学 号：专业班级：指导教师：2010年11月19日课程设计任务书设计题目苯-氯苯分离过程筛板式精储塔设计学生姓名所在院系化学与环境工程学院专业、年级、班08级应用化学设计要求:年产99.8 %的氯苯2.6万t,塔顶储出液氯苯含量不低于2%,原料液含氯苯 38% （以上均为质量分数）；塔顶压力4kPa （表压）；进料热状况自选；回流比自选；塔底加热蒸汽压力 0.5Mpa （表压）；单板压降& 0.7kPa1.2.3.4.5塔板类型筛板工作日 每年3

2、00天，每天24小时连续运行学生应完成的工作:1 .搜集整理苯、氯苯的相关物性资料；2 .完成苯-氯苯连续精储塔的工艺设计；3 .完成精储塔设备的工艺尺寸设计；4 .用A1图纸绘制精储塔设计条件图；编写设计说明书。参考文献阅读：1.熊洁羽.化工制图北京：化学工业出版社，2007刁玉玮，王立业，喻健良.化工设备机械基础（第六版）大连：大连理工出版社，2006天津大学化工学院，柴诚敬主编.化工原理上册.第1版.北京：高等教育出版社，20054.天津大学化工学院，柴诚敬主编.化工原理下册.第1版.北京：高等教育出版社，20065.贾绍义，柴诚敬主编.化工原理课程设计（第一版）天津：天津大学出版社，2

3、002111工作计划：11月8日搜集整理相关物性资料11月9-11日完成苯氯苯连续精储塔的完整工艺设计1月12日 课程设计说明书编写及绘图准备月15日-19日绘制精储塔设计条件图，完成课程设计说明书编写任务下达日期：2010年11月5日任务完成日期：2010年11月19日指导教师（签名）学生（签名）课程设计题目：苯-氯苯分离过程筛板式精微塔设计一、设计题目试设计一座苯一氯苯连续精储塔，要求年产纯度为 99.8%的氯苯2.6万吨, 塔顶储出液中含氯苯不得高于2%原料液中含氯苯为38%（以上均为质量分数） 二、操作条件1 .塔顶压强:4kPa （表压）；2 .进料热状况：泡点进料；3 .回流比：R

4、=2Rin；4 .塔釜加热蒸汽压力0.5MPa （表压）；5 .单板压降不大于0.7kPa；三、塔板类型筛板式。四、工作日每年300天，每天24小时连续运行。五、设计内容1 .精储塔的物料衡算；2 .塔板数的确定；3 .精储塔的工艺条件及有关物性数据的计算；4 .精储塔的塔体工艺尺寸的计算；5 .塔板主要工艺尺寸的计算；6 .塔板的流体力学验算；7 .塔板负荷性能图；8 .绘制生产工艺流程图；9 .绘制精储塔设计条件图；10 .对设计过程的评述和有关问题的讨论。六、基础数据1 .组分的饱和蒸汽压 pF （mmHg温度，(C)8090100110120130131.8Pi°苯76010

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

6、.702 F = 0.986 D + 0.00288 W式中的t为温度，c3.组分的表面张力(T (mN/m温度，(C)8085110115120131(T苯21.220.617.316.816.315.3氯苯26.125.722.722.221.620.44 .其他物性数据可查化工原理附录摘要：课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性、 学习化工设计基本知 识的初次尝试。通过课程设计，要求学生能综合利用本课程和前修课程的基本知 识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工工程设计的初步训练

7、。通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内 容，掌握化工设计的程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认 真、高度责任感的工作作风。课程设计是增强工程观念，培养提高学生独立工作 能力的有益实践。又由于塔设备在石油、化工、医药、煤炭等行业中应用广泛， 其合理的设计受到极大关注，所以塔课程设计实践必不可少。关键词：质量分率；塔板；塔板效率；工艺尺寸精品文档目 录一、设计背景 1二、产品与设计方案简介 2（一）产品性质、质量指标 3（二）设计方案简介 3（三）工艺流程及说明 3三、工艺计算及主体设备设计 4（一）精储塔

8、的物料衡算 41）原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 42）原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 53）原料液及塔顶、塔底产品的摩尔流率 5（二）塔板数的确定 51）理论塔板数的确定 52）实际塔板数 7（三）精储塔的工艺条件及有关物性数据的计算 81）操作压力的计算 82）操作温度的计算 83）平均摩尔质量计算 84）平均密度计算 105）液相平均表面张力 106）液相平均粘度计算 11四、精储段的塔体工艺尺寸的计算 11（一）塔径的计算 11（二）精储塔有效高度的计算 11五、塔板工艺结构尺寸的设计与计算 12（一）溢流装置 12（二）塔板布置 13（三）开孔率n和开孔率4 13六、塔板上的

9、流体力学验算 14（一）气体通过筛板压降hp和 应的验算 14（二）雾沫夹带量 0的验算 15（三）漏液的验算 15（四）液泛的验算 15七、塔板负荷性能图 16（1） .漏液线（气相负荷下限线） 16（2） .液沫夹带线 16（3） .液相负荷下限线 17（4） .液相负荷上限线 17（5） .液泛线 17八、筛板式精储塔设计计算结果 19九、主要符号说明 20十、结果与结论 21卜一、收获与致谢21苯-氯苯分离过程板式精储塔设计计算书一、设计背景课程设计是本课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际 的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性、学习化工设计基本知识的初次尝试。 通过

10、课程设计，要求学生能综合利用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务， 从而得到化工工程设 计的初步训练。通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容， 掌握化工设 计的程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。 同时，通过课程设 计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度责任感 的工作作风。课程设计是增强工程观念，培养提高学生独立工作能力的有益实践。本设计采用连续精储分离苯-氯苯二元混合物的方法。连续精储塔在常压下 操作，被分离的苯-氯苯二元混合物由连续精储塔中部进入塔内，以一定得回流 比由连续精储塔的塔顶采出含量

11、合格的苯，由塔底采出氯苯。氯苯纯度不低于 99.8%,塔顶产品苯纯度不低于98% （质量分数）。高径比很大的设备称为塔器。塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。 它可使气（或汽）液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。 常见的、可在塔设备中完成的单元操作有：精储、吸收、解吸和萃取等。止匕外， 工业气体的冷却与回收，气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热 的增湿、减湿等。在化工或炼油厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量质量生产能力和 消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面都有重大的影响。据有关资料报道，塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的较大比例。因此，

12、塔设备的设计和研究，受到化工炼油等行业的极大重视。作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气（汽）液两相充分接触，以 获得较高的传质效率。止匕外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑下列各 项传质效率。止匕外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑下列各项要求：9欢立下载精品文档(1)生产能力大.在较大的气(汽)液流速下，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏正常操作的现象。(2)操作稳定、弹性大。当塔设备的气(汽)液负荷量有较大的波动时， 仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作。并且塔设备应保证能长期连续操作。(3)流体流动的阻力小。即流体通过塔设备的压力降小。这将大大节省生 产中的动力

13、消耗，以及降低经常操作费用。对于减压蒸储操作，较大的压力降还 使系统无法维持必要的真空度。(4)结构简单、材料耗用量小、制造和安装容易。这可以减少基建过程中 的投资费用。(5)耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。事实上，对于现有的任何一种塔型，都不可能完全满足上述所有要求， 仅是 在某些方面具有独到之处.根据设计任务书，此设计的塔型为筛板塔。筛板塔是很早出现的一种板式塔。 五十年代起对筛板塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。与泡罩塔相比，筛板塔具有下列优点：生产能力大 20 40%塔板效率高1015%压力降低30 50%而且结构简单，塔盘造价减 少

14、40流右，安装、维修都较容易。从而一反长期的冷落状况，获得了广泛应用。 近年来对筛板塔盘的研究还在发展，出现了大孔径筛板(孔径可达20-25mm ,导向筛板等多种形式。筛板塔盘上分为筛孔区、无孔区、溢流堰及降液管等几部分.工业塔常用的 筛孔孔径为38mm按正三角形排列.空间距与孔径的比为 2.5-5.近年来有 大孔径(10 25mm筛板的，它具有制造容易，不易堵塞等优点，只是漏夜点低， 操作弹性小。筛板塔的特点如下：(1)结构简单、制造维修方便。(2)生产能力大，比浮阀塔还高。(3)塔板压力降较低，适宜于真空蒸储。(4)塔板效率较高，但比浮阀塔稍低。(5)合理设计的筛板塔可是具有较高的操作弹性

15、，仅稍低与泡罩塔。(6)小孔径筛板易堵塞，故不宜处理脏的、粘性大的和带有固体粒子的料液。二、产品与设计方案简介(一)、产品性质、质量指标产品性质：有杏仁味的无色透明、易挥发液体。密度 1. 105g/cm3。沸点 131. 6C0 凝固点-45 C。折射率 1. 5216(25 C)o 闪点 29. 4C。燃点 637. 8C, 折射率 1. 5246,本度(20C)0. 799mPa s,表面张力 33. 28X 103N/m,溶解 度参数6= 9. 5。溶于乙醇、乙醴、氯仿、苯等大多数有机溶剂，不溶于水。易 燃，蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限 1.3 %-7. 1%(vol)。溶于大

16、多 数有机溶剂，不溶于水。常温下不受空气、潮气及光的影响，长时间沸腾则脱氯。 蒸气经过红热管子脱去氢和氯化氢，生成二苯基化合物。有毒.在体内有积累性， 逐渐损害肝、肾和其他器官。对皮肤和粘膜有刺激性.对神经系统有麻醉性， LD502910mg/kg,空气中最高容许浓度50mgzm3。遇高温、明火、氧化剂有燃烧 爆炸的危险。质量指标：氯苯纯度不低于99.8%,塔顶产品苯纯度不低于98%原料液中 苯38% (以上均为质量分数)(二)设计方案简介1 ).精储方式：本设计采用连续精储方式。原料液连续加入精储塔中，并连 续收集产物和排出残液。具优点是集成度高，可控性好，产品质量稳定。由于所 涉浓度范围内

17、乙醇和水的挥发度相差较大，因而无须采用特殊精储。2 ).操作压力：本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适 用于苯和氯苯这类非热敏沸点在常温(工业低温段)物系分离。3 ).塔板形式：根据生产要求，选择结构简单，易于加工，造价低廉的筛 板塔，筛板塔处理能力大，塔板效率高，压降教低，在苯和氯苯这种黏度不大的 分离工艺中有很好表现。4 ).加料方式和加料热状态：设计采用泡点进料，将原料通过预热器加热至 泡点后送入精储塔内。5 ).由于蒸汽质量不易保证，采用间接蒸汽加热。6 ).再沸器，冷凝器等附属设备的安排：塔底设置再沸器，塔顶蒸汽完全冷 凝后再冷却至泡点下一部分回流入塔，其余部分经产品

18、冷却器冷却后送至储灌。11欢立下载精品文档塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐（三）工艺流程及说明首先，苯和氯苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度， 然后，原料从进料口进 入到精储塔中。因为被加热到泡点，混合物中只有液相混合物，此时液相混合物 在精微塔中下降。由塔底产生的气相混合物上升到塔顶上方的全凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的部分液态停留一定的时间然后进入苯的储罐， 最 后作为塔顶产品（储出液）采出，而其中的另一部分液态重新回到精储塔中，这 个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入再沸器中， 在再沸

19、器中被加热产热的气体重新回 到精储塔中而产生的液体则作为附残液采出。塔里的混合物不断重复前面所说的 过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成苯与氯苯的分离。三、工艺计算及主体设备设计（一）精微塔的物料衡算1）原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯和氯苯的相对摩尔质量分别为 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）原料液及塔顶、塔底

20、产品的平均摩尔质量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）原料液及塔顶、塔底产品的摩尔流率依题给条件：年以 300天，天以24小时计，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）塔板数的确定1）理论塔板层数Nt的确定苯-氯苯物系属于理想物系，可采用梯级图解法求取Nt ,步骤如下：1 .由手册查得苯-氯苯的气液平衡数据，绘出x - y图，如下图一；图解得Nt =11 1 = 10块（不含釜）。其中，精储段Nt1 =3块，提储段8块,第4块为加料板位置。2 .确定操作的回流比R将1.表中数据作图得X y曲线及t X y曲线。在Xy图上，因q=1,查得 ye =0.922 ,而 xe =xF = 0.702, XD =0.986。故有：1欺速下载精品文档17欠0迎下载RminXdyq0.986

22、0.922 =0.2909yq Xq0.922 0.702考虑到精储段操作线离平衡线较近，故取实际操作的回流比为最小回流比的2 倍，即：R= 2Rmin = 2 X0.2909 = 0.58183.求精储塔的气液相负荷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.求操作线方程精储段操作线：y=之x +急= 0.368x + 0.623提储段操作线为过(0.00288,0.00288 )和

23、(0.702Q882)两点的直线。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）实际塔板数Np p精储段实际板层数N 精= 3/0.506 = 5.93=6提留段实际板层数:N 提= 8/0.506 = 15.81 M6(三)精储塔的

24、工艺条件及有关物性数据的计算以精储段为例进行计算1) .操作压力的计算塔顶操作压力：PD = 4 101. 3 = 105. 3每层塔板压降：，P =0.7Kpa进料板压力：PF =105.3 - 0. 7 6 = 109. 5Kpa精微段平均压力：Pm =(105.3109.5)/2= 107.4Kpa2) .操作温度的计算依据操作压力，由泡点方程通过试差法算出泡点温度，其中苯和氯苯的饱和蒸汽压，由安托尼方程计算，计算结果如下：140I 130I通过图二(温度组成图)易读取塔顶温度： c 002130.40101170.8通过试差得加料板温度为91.8 C精储段平均温度：tm = (80.4

25、+91.8)/2 = 86.1 C3) .平均摩尔质量计算塔顶平均摩尔质量计算：由xd=y1=0.986 ,查平衡曲线(见图1),得X1 = 0.962精品文档图二(温度组成图)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进料板平均摩尔质量计算：由图解理论板(见图1),得 于:0.921查平衡曲线(见图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精微段平均摩尔质量计算：MVm = (78.59 + 80.87). 2 = 79.73kg kmolMLm = (79.42 + 88.69). 2 = 84.05 kg kmol4),平均密度计算1.气相平均密度计算由理想气体状态方程计算，即PmMVm107.4 X79.73fVm =RTm8.314 X(86.1 + 273.15)=2.87 kg m32.液相平均密度计算液相平均密度依计算，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进料板液相密度pLFm0.6102 803.03 + 0.3898 1025.01=877.1 kg. m3精储段液相平均密度为门=(820.1 + 875.2) 2 = 848.567 kg m35) .液相平均表面张力塔顶液相的平均表面张力：(80.4 C)oA = 21.1mN/m ;% = 25.9mN/m0mm = 0.98 X21.1 + 0.02 X25.9 = 21.167mN/m进料板液相的

28、平均表面张力：(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°迎下载精品文档精储段液相的平均表面张力：0-m = (21.167 + 21.41)/2 = 21.29mN/m6) .液相平均粘度计算塔顶液相平均粘度计算：(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进料板液相平均粘度计算(91.8 C)丛=0.272厢=0.3

29、48 mPa s 1g 比Fm = 0.693g(0.272) + 0.307g(0.348)解出 MLFm =0.2934 mPa s精储段液相平均粘度计算4 = (0.311 +0.2934)/2 = 0.3023四、精储塔的塔体工艺尺寸计算(一).塔径的计算精储段的气、液相体积流率为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计算工上Vh pv1 20.00127 X3600 847.65 1=0.02260.96

30、4 X36002.88取板间距Ht = 0.40m ,板上液层高度h = 0.06m ,则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“迎下载精品文档U max = CP-=0.0719848.567 2.872.87=1.235m3. s取安全系数为0.7 ,则空塔气速为u = 0.7Umax = 0.7 X1.235 = 0.864 m3/s4Vs4 X0.966 D = J=1.193m1 加V 冗X0.864按标准塔径圆算后为D = 1.2m塔截面积为At =

31、-D2 = -X1.22 = 1.13m244实际空塔气速为u = 0.966 = 0.854 m s1.13(二).精储塔有效高度的计算精储段有效高度为Z 精=(N-1)H=(6-1) X0.4=2.0m提储段有效高度为Z ii=(N-1)H=(16-1) X0.4=6.0m在进料板上方开一人孔，其高度为0.8m故精储塔的有效高度为Z= Z精+ Z提+0.8=2.0+6.0+0.8=8.8m五.塔板工艺结构尺寸的设计与计算(一).溢流装置采用单溢流弓形降液管、凹形受液盘，且不设进进口堰。溢流堰长(出口堰长)lw取lw = 0.60D = 0.60 X1.2 = 0.72m0溢流堰高度hwU

32、max对平直堰 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迎下载0）降液管的宽度Wd和降液管的面积Af由 lw/D = 0.60,查图得 Wd/D = 0.11, Af / At = 0.055,即:Wd = 0.132m , Af = 0.0622m2液体在降液管内的停留时间3600 X0.0622 X0.40=19.65s > 5sr= AfHT/Lsf T s 0.00127 X3600故降液管设计合理。降液管的底隙高度ho液体通过

33、降液管底隙的流速一般为0.070.25m/s ,取液体通过降液管底隙的流速u： = 0.07m/s ,则有:Ls 0.00127ho =、=0.02511mlwuo0.72X0.07hw h0 = 0.05029 0.02511= 0.02518> 0.06故降液管底系高度设计合理（二）.塔板布置边缘区宽度Wc与安定区宽度Ws边缘区宽度Wc : 一般为50-75mm D >2m时,WC 可达 100mm安定区宽度确定取Wc = 40 mmi Ws = WS'=70mm开孔区面积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）.开孔数n和开孔率4取筛孔的孔径do = 5mm ,正三角形排列，筛板采用碳钢，其厚度 h且取 uO = O08m/s。故孔心距 t = 3 X5 = 15mm 。11 155每层塔板的开孔数n=一1.155 X0.80920.0015二 4154 （孑 L）每层塔板的开孔率 w（小应在515%故满足要求） c每层塔板的开孔面积 Ao = Aa = 0.0815m2气体通过筛孔的孔

35、速 * = Vs/Ao = 0.966/0.0815 = 11.84m/s六.塔板上的流体力学验算（一）.气体通过筛板压降hp和App的验算ho = hc + hl + h p c1） .气体通过干板的阻力压降hc由 do/S= 5/3 = 1.67 查图 5-10 得出，Co =0.772hc = 0.051c2UoCoPl=0.051211 .842.870.772 848.5670.0406 m 液柱式中Co为孔流系数。2） .气体通过板上液层的压降hlhl = B（hw + how）= SL = 0.59 X0.06 = 0.0354m 液柱式中充气系数B的求取如下：气体通过有效流通截

36、面积的气速ua,对单流型塔板有:VsATAf0.9661.13 0.0622=0.904m/s动能因子 Fa = uav =0.904J2.87 =1.531查化原P115图5-11得B= 0.59 （一股可近似取0=0.50.6）。3） .气体克服液体表面张力产生的压降h精品文档ha4(T4X21.286X10 3fLgdo847.567X9.81 X0.005=0.002046m 液柱4） .气体通过每层筛板的压降（单板压降）hp和与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（设计允许值）31欠0迎下载(二).雾沫夹带量0的验算(T5.7X10 63.2(TUaH T h f63 25.7 X10 60.90421.286 X10 3 0.40 0.15=0.0164kg液/kg气 0.1kg液/kg气（满足要求）故在本设计中液沫的夹带量在允许的范围内（三）.漏液的验算 漏液点的气速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、筛板的稳定性系数K =q= =1.90>1.5Uom 6.227故在本设计中无明显漏液。（四）.液泛的验算为防止降液管发生液泛，应使降液管中的清液层高度 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，故在本设计中不会发生液泛现象。通过流体力学验算，可认为精储段塔径及塔板各工艺结构尺寸合适，若要做出最合理的设计，还需重选Ht及hL,进行优化

39、设计。七、塔板负荷性能图(一).漏液线(气相负荷下限线)漏液点气速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在操作范围内，任取几个Ls值，依式算出对应的Vs值列于下表：,3/Ls,m /s0.00060.00150.00300.00453Vs, m /s0.496520.51110.529220.54396依据表中数据作出漏液线1(二).液沫夹带线式中：UaAt Af 1.

40、13=0.936129Vs 0.0622hf = 2.57=2.5（hw + how）将已知数据代入式得:5.7 X10 60.956129Vs3.232/3=0.121.2861 X100.274 2.076LsVs = 1.865 14.12L；/3在操作范围内，任取几个Ls值，依式算出对应的Vs值列于下表:Ls, m3/s s ,0.00060.00150.00300.0045x/ _3.Vs, m /s1.764581.680021.571351.48023.液相负荷下限线对于平直堰，取堰上液层高度how =0.006 m作为最小液体负荷标准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) 砺= 0.000614156m /s据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下下限线34 .液相负荷上限线HrAf0.40 X0.0621723Ls max = = 0.0062172m3/s4作出与气体流量无关白垂直液相负荷线45 .液泛线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。，将how与Ls,hd与Ls,hc与Vs的关系式代入上式，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将有关数据代入得a =0.04348; b =0.14519;c =468.064; d =1.321Vs2 =3.33924-10765.7314 Ls2-30.381785 Ls2/3在操作范围内，任取几个Ls值，依式（2-2）算出对应的Vs值列于下表:Ls,m3/s0.00060.00

43、150.00300.0045Vs, m3/s3.5843.3633.0442.591依据表中数据作出液泛线5依据以上各方程，可作出筛板塔的负荷性能图如下图三。在负荷性能图上，做出操作点 A,连接OA,即作出操作线。由图可看出，该筛板 的操作上限为雾沫夹带控制，下限为漏液控制。由下图三可查得33 .Vs,max = 1.6m /sVs.min = 0.5m /s故操作弹性为Vs,max/ V s,min=1.6/0.5 = 3.2L,m3/s图三（筛板塔的符合性能图） 八、筛板塔设计计算结果项目符 号单 位计算结果平均压强PmkPa107.4平均温度t mC86.1平均流气相Vsn3/s0.96

44、6量液相Lsn3/s0.00127全塔效率Et0.506实际塔板数Npi块22板间距Htm0.4塔段的有效高度Zm8.8塔径1Dm1.2空塔气速um/s0.864实际空塔气速m/s0.854塔板液流型式单溢流型精品文档溢 流 装 置溢流管型 式弓形堰长1l wm0.72堰局hwm0.0503降液管宽 度Wdm0.132底隙高度:hom0.02511板上清液层图度m0.06孔径domm5孔间距tmm15孔数n个4154开孔区囿积Aa2 m0.809开孔回积A2 m0.0815筛孔气速Uom/s11.84塔板压降PpkPa0.649液体在降液管中的停 留时间TS19.65降液管内清液层高度1Hdm

45、0.139雾沫夹带ekg 液/kg 气0.0164负荷上限Ls,max雾沫夹带 控制负荷卜限 一Ls,min漏液控制气相最大负荷Vs,maxn3/s1.6气相最小负荷Vs, minn3/s0.5操作弹性3.2九、主要符号说明项目符号项目符 号平均压强Pm每层塔板压降Pa平均温度t m安定区宽度W.平均气相vs边缘区宽度WC8M:液相Ls液相摩尔分数x实际塔板数N气相摩尔分数y板间距HT空隙率£塔的有效高度1Z筛板厚度6塔径D表面张力(T空塔气速u密度P溢流装置堰长l w刀率。堰图hw最大值max （下标）弓形降液管宽度W最小值min （下标）弓形降液管底隙高 度ho气相V （下标）板上清夜层局度hL液相L （下标）孔径do理论板层数Nt孔间距t塔顶空间高度