完整版稳定塔计算

1、1.1稳定塔T101设计1.1.1流体力学数据由Aspen plus模拟的T101塔的各塔板上的物性参数可知,选取塔板上气液相负荷 最大的第28块塔板进行手工计算和校核；第28块板的流体力学数据如下：塔径:表4-3-1-1 稳定塔T101第10块塔板流体力学数据液相流量m3/s气相流里m3/s液相密度kg/ m3气相密度kg/ m3液相黏度mPa?s液相外表张力mN/m0.1130.326593.99518.3060.1479.2281.1.2塔体工艺尺寸设计0. 1130. 3261. 97 z、.0.2Umax = Cj9_呈,其中的C由C = C20 ''巳计算,C2 0

2、可由史密斯关联图查得,E201/ 2f593.995、18.306 J取板间距HT=0.8m,取板上液层高度hL=0.1m,那么Ht - hL = 0. 8 - 0. 10. 7m查图得C20=0.081,那么0. 2C = C20 20=0. 0810.27. 267 '20=0. 066Umax = 0. 066561.758 - 19.46219. 462=0.348m/ s ,=0. 2436m/ s取平安系数0.7,那么空塔气速u = 0. 7u0. 7 0. 348max所以D =按标准塔径圆整后D = 3. 4m4 1.965 =3.21m, 3. 14 0. 2436塔

3、截面积为:At22一D2 = 0. 785 3. 42 4=9. 0746 m2实际空塔气速为1.965u = = 0. 217m / s9. 07461.1.3塔板工艺尺寸设计(1) 溢流装置计算本设计采用双溢流弓形降液管,不设进口堰；堰长l w取堰长 lW =0. 66D = 0. 66 3.4 = 2. 244m溢流堰高度hw选用平直堰,堰上液层高度how由下式计算,即2/ 3h 2. 84 _ LhhowE -10001w箜110009. 174 x 36002. 2442/ 3=0. 121m = 121mm由前面板上清液层高度hL=100mm,故:hw = hL - how = 0

4、. 07 - 0. 019 = 0. 051 = 51mm 弓形降液管宽度vy和截面积A由宜=0. 66,查图得 AL = 0. 072 ,堕=0 1243600A HtL> 5s ,符合要求D'ADLh360.wUo取Uo=0. 15m/ sLh360a wUo0. 0031 36003600 0. 66 0. 15=0. 031m = 31mmhw - ho=0. 051 - 0. 031 = 0. 020m . 0. 006m 故降液管底隙高度设计合理(2)塔板布置 塔板的分块由于D > 800mm,采用分块式塔板,查下表得,塔板分为3块表4-3-3-1 单溢流型塔板

5、分块数塔径/mm8001200140016001800200022002400塔板分块3456边缘区宽度确定取破沫区宽度：W = WS = 0.065m,取边缘区宽度：WC = 0.035m 开孔区面积计算对丁单溢流塔板,开孔区面积按下式计算,即Aa = 2 x、r2 - x " r2 arcsin i 180r其中：x = D 一 WS Wd =控 - 0. 0650. 124 i = 0. 311m22r = D WC =彖0. 035 = 0. 465m 22代入数据,得A一 :2 兀20. 311)2Aa = 2 k 0. 311W0. 4652 0. 3112 + 乂 0.

6、 4652 arcsin 1= 0. 532m2:1800.465八 阀孔计算及其排列取阀孔动能因子F.= 10 ,用下式求孔速F010u0 =3.97m/ s所以,塔板上浮阀数为N = 里竺 = 60二20. 7850. 03923.97d.u° 4浮阀排列方式采用等腰三角形义排,取同一横排的孔心距t = 75mm= 0.075m,那么可按下式估算排间距t 即AaNT0. 53260_0. 075=0. 12m = 120mm考虑到塔的直径比较大,必须采用分块式塔板,而分块式板的支撑与衔接也要占去 局部鼓泡区面积,因此排间距不宜采用120mm,因小丁此值,取t = 100mm按t

7、= 75mm t ' = 100mm等腰义排重新排得阀数为64个.660图4-3-3-1 塔盘阀孔排列按N=64重算孔速及阀孔动能因数：0. 284u0 = = = 3. 71m/ s0.7850. 039264F0 = 3. 716. 344 = 9. 34阀孔动能因数F°变化不大,仍在912范围内,设计合理塔板开孔率=U = 0竺 100% = 10% u03. 711.1.4流体力学检验(1)塔板压降 干板阻力he先求 u0e = 1.82573_! = 1 - 825 73. 1= 3. 82m/ s0:V6.344由于Uo < Uoe,按下式计算heu 0.1

8、753 710.175he = 19. 9 -0=19. 9 x = 0. 043m液柱:L588. 540 板上充液层阻力hihi = ohL如是反映板上液层充气程度的因数,称为充气因数,由于液相为环丁碉,所以取充气因数；o = 0. 4所以h| = %1 = 0. 4 x 0. 07 = 0. 0 2 m液柱 液体外表张力所造成阻力ha浮阀塔的h©一般都很小,忽略不计所以,与气体流经一层浮阀塔板的压力降所相当的液柱高度为hp = he 十 hl + h.= 0. 028 + 0. 043 = 0. 071m液柱那么单板压降 PP = hp "g = 0. 071588.

9、 5409. 81 = 410Pa(2) 液泛为了预防液泛现象的发生,要求限制降液管中活液层高度Hd M*(Ht +&)Hd可用下式计算,即Hd = hp + " + hd 与气体通过塔板的压力降所相当的液柱高度hp,由前面计算所得,hp = 0. 071m液柱 液体通过降液管的压头损失hd ,由于不设进口堰,所以按下式计算,即22.i、)(0. 0031、hd =0.153 -=0. 153x = 0. 0035m液柱M.或.66乂0.031) 板上液层高度hL :由前面选定板上活液层高度hL = 0. 07m那么：Hd = 0. 0710.070. 0035 = 0. 1

10、45m取 8 = 0. 5 , 乂已选定 Ht = 0. 45m, hw = 0. 051m所以,Ht - hw = 0. 50. 450. 0 5 1 = 0. 2 5 0mHd < *(Ht + hw ),符合预防液泛的要求(3)雾沫火带分别按以下两式计算泛点率:100%Vs泛点率=100%0.78KGAZL = D - 2/y = 1. 0 - 20. 124 = 0. 752m2A = A - 2A = 0.785 - 20. 0567 = 0. 6716m取K =1.0,由泛点负荷系数图查的Cf =0.126 ,将上述数据代入得6. 3440. 2841.360. 00310.

11、 752泛点率= 588. 540 一 6. 344100% = 38. 8%1. 00. 1260. 6716泛点率0. 2846. 344588.540 - 6.3440. 781. 00. 1260. 785100% = 38. 4%根据以上两条式子算出泛点率都在 80%以下,故雾沫夹带量能够满足要求1.1.5塔板负荷性能图(1)雾沫火带线Vs："136心泛点率=V 100%KCFAb按泛点率80%计算如下：6 344Vs1. 36LS0. 752.588. 540 - 6. 344=0. 81.00. 1260. 6716整理得Vs = 0. 65 - 9. 87Ls可知,雾

12、沫火带线为直线,在操作范围内任取两个Ls值,根据上式计算出相应的Vs值列丁下表中；据此,可作出雾沫火带线Ls/(m3/s)0.0020.010Vs/(m3/s)0.630260.60065表 4-3-5-1(2)液泛线联立之前式子,可得Ht - hw =5.34、2"vU°32-2 / 3+ 0.扇上+(1f hW+E 地 1UWhM°|W 1000、1w J将式中各值代入,整理得222 / 3v = 0. 36 - 727. 46Ls - 2. 452Ls在操作范围内任取假设干个Ls值,按上式计算出相应的 Vs值列丁下表中表 4-3-5-1Ls/(m3/s)0.

13、0010.0030.0040.005Vs/(m3/s)0.57850.54100.53530.5197根据表中数据做出液泛线(3) 液相负荷上限线液体的最大流量应保证在降液管中停留时间不低丁35s,根据下式知液体降液管内停留时间为36°QA H = 35sLh以e = 5s作为液体在降液管中停留时间的下限,那么Ls max =腭丁0. 05670. 45=0. 0 0 5m3 / sLS m0. 006 x 10002. 84 x 10. 6636 0 00.0 0 0576)/ s(4) 漏液线5对丁 F1型重型阀,依F° = UoJPv = 5计算,那么u°

14、=,而二2二25Vs = - do Nio = - do N 54 4以Fo = 5作为规定气体最小负荷的标准,那么二 一 2一一二一 2一一 FC5.Vs min = - do N% = do N o = 0. 785 0. 03984 k 1 J 36 0 064= 0. 1517m3 / s44,3, 6.344(5) 液相负荷下限线取堰上液层高度how = 0. 006m作为液相负荷下限条件,根据下式计算 Ls的下限值2 / 3=0. 0062. 84 E 3600 Ls min1000_ lw3 / 2'0. 006 x 1000 lw负荷性能图如下:非芳燃蒸憎塔T104负荷

15、性能图7E5 4 3J1.0.0.0.0.00.0.1雾沫夹带线2液泛线3液相负荷上限线4漏液线5液相负荷下限线0.0010 0020.0030.0040.0050.006Ls/(m3/s)图4-3-5-1 非芳烧蒸储塔T104负荷性能图33由图可得,气相负何上限Vs max=0.51m/s,气相负荷下限Vs min=0.15m /s 所以,.0 51操作弹性室=3. 40. 151.1.6设计计算结果非芳轻蒸僻塔T104设计计算结果见下表:表4-3-6-1非芳烧蒸储塔T104设计计算结果工程符号单位备注气相流里Vsm3/s0.284液相流量lsm3/s0.0031实际塔板数N块17板间距Ht

16、m0.45塔径Dm1.0塔板液流形式-单溢流型溢流装置溢流管型式-弓形堰长lwm0.66堰局hWm0.051溢流堰宽度wdm0.124降液管底隙高度hom0.031边缘区宽度Wcm0.035安定区宽度Wsm0.08板上清液层局度hLm0.07孔径dOmm39孔中央距Tmm75孔数N孔64开孔面积AOm20.532开孔率?%10.0阀孔气速uOm/s3.71稳定系数K-1塔板压降hPkPa0.41液体在降液管内停留时间eS8.23气相取大负何(VS) maxm3/s气相最小负荷(Vs) minm3/s操作弹性3.41.1.7塔附件设计(1)接管 进料管管径计算如下：D = j生 =,取 * =

17、20m/ s ,那么 D = J竺 0. 383 = 0.156m = 156mm.二uF3. 14 20查标准系列取168 6mm 塔顶蒸汽出料管管径计算如下：4 2688.60291取出 口气速 u = 20m/ s , D = = 0. 218m = 218mm3. 14 20 3600查系歹0标准取,245 13mm 回流管管径计算如下：4 5 107取Ur = 2. 0m/ s,那么 D = J = 0.053m = 53mm3. 14 2.0 3600查系歹0标准取 60 3. 5mm 塔釜出料管管径计算如下：4 10一 45取Uw = 2. 0m/ s ,贝U D = / = 0

18、. 042m = 43mm3. 14 2.0 3600查系列标准取 50 3.5mm 塔釜进气管4 0.269 取气速 u = 20m/ s ,那么 D = J = 0. 131m = 131mm.3. 14 20查系歹0标准取,140 4. 5mm(2)筒体和封头 筒体设计压力 P = 1.2PW = 1.20. 2 = 0. 24Mpa设计温度t = t最高+ 15 = 175C选用钢材Q345R,由此可得筒体厚度'dPD2 1- PC2 =0.24 10002 185 0.8 - 0.242 = 4. 8mm根据G = 0.5mn&钢板厚度规格,取 n = 6mm 封头设

19、计压力 P = 1.2Pw = 1. 2 0. 2 = 0. 24Mpa设计温度t = t最高+15 = 175C0. 24 10002. 0 = 4. 8mm2 186 0.8 - 0. 5 0.24由此可得筒体厚度PD - -'d = 1C2 =2卜】一 0. 5P根据G =0.5mn&钢板厚度规格,由公称直径DN = 1000mm查得封头总深度H = 275mm内外表积A = 1.625m2 ,容积 V = 0. 1505 m3(3)裙座塔底采用裙座支撑,裙座的结构性能好,连接处产生局部阻力小,是塔设备的主要支座形式,为了制作方便,一般采用圆筒形.由丁裙座内径> 800mm取裙座壁厚16mm根底环内径 D =(1000 2 16) - 0.3 1000 = 732mm根底环外径 Db0 =(1000 2 16)0. 3 1000 = 1332mm圆整：Dbi = 800mm Db0 = 1400mm取裙座高度6m1.1.8塔体总高度 人孔板间距为了维修和检修方便,根据68块塔板设置一个人孔,一共设置 4个人孔,塔顶, 塔釜,进料板各一个,第6层塔板上再设一个；人孔直径取dR = 500mm,由于设有人孔, 所以有人孔的板间距取Ht = 0. 6m 精僻塔有效高度Z = 1