3-1典型设备选型计算说明书

1、目录第一章 塔设备设计61.1 塔设备选型设计依据61.2 塔设备选型61.2.1 塔设备简介61.2.2 塔型选择原则91.2.3 结论121.3 T0203 正己烷回收塔的设计121.3.1 初步设计131.3.2 水力学参数141. 3.3 塔筒体的计算151.3.3.1 塔体的计算151.3.4 塔内部结构的设计与计算191.3.5 塔板布置及浮阀数目与排列211.3.6 塔设备的校核231.3.7 初步计算结果281.3.8 Cup-Tower 在塔盘工艺结构计算的运用301.3.9 塔机械工程设计311.3.10 塔机械工程校核341.3.11 塔设备装配图53第二章 换热器选型5

2、42.1 换热器设计依据542.2 换热器类型的选择542.3 换热器选型设计562.3.1 换热介质流程562.3.2 换热介质终点温差572.3.3 换热介质流速572.3.4 换热器管壳层压降5822.3.5 传热膜系数582.3.6 污垢系数592.4 换热器设计592.5 T0203 condenser 换热器选型设计592.5.1 工艺参数确定592.5.2 Design 设计602.5.3 Rating/Checking 校核模式622.5.4圆整652.5.5 SW6 校核结果692.5.6 设计结果表792.6 T0203 reboilerr 选型设计812.6.1 概述81

3、2.6.2 使用 Aspen EDR 进行设计校核832.6.3 设计结果表192.7 换热器装配图212.8 换热器选型一览表21第三章 气液分离器设计243.13.2设计依据24气液分离器的分类243.2.1 立式和卧式重力分离器243.2.2 立式和卧式丝网分离器24设计目标25气液分离器的设计253.33.43.4.13.4.23.4.33.4.4气液分离器工艺参数25类型选择26设计26气液分离器选型一览表33第四章 泵344.1 泵的概述3434.24.34.4泵类型和特点34泵选型原则35泵选型示例（以 P0112 为例）384.4.1 具体选型（以 P为例）394.5第五章泵选

4、型一览表43压缩机选型45选型依据45压缩机分类45压缩机适用范围46压缩机选型475.4.1 压缩机工艺参数475.4.2 压缩机选型实例（以 C0201 为例）48压缩机选型一览表48储罐选型49选型依据49储罐类型49储罐系列49选型原则51原料储罐选型525.15.25.35.45.5第六章6.16.26.36.46.56.5.16.5.26.5.3甲醇储罐52异丁烯储罐52正己烷储罐536.7回流罐选型546.7.1 T0102 回流罐546.7.2 T0103 回流罐546.7.3 T0203 回流罐546.7.4 T0204 回流罐546.7.5 T0205 回流罐556.8 S

5、0101 倾析器选型5546.9 储罐选型一览表55第七章 缓冲罐577.1 反应进料液混合罐(以 V0201 为例)577.1.1 原料性质577.1.2 反应进料液混合罐577.2缓冲罐选型一览表585第一章 塔设备设计1.1 塔设备选型设计依据化工设备设计全书塔设备固定式容器GB 150-2011设备及管道保温设计导则GB 8175-1987容器封头 GB/T 25198-2010塔器设计技术规定HG 20652-1998钢制化工容器结构设计规定HG/T 20583-2011工艺系统工程设计技术规范HG/T 20570-1995塔顶吊柱HG/T 21639-2005不锈钢人、手孔 HG

6、21594-21604钢制人孔和手孔的类型与技术条件HG/T 21514-2005钢制塔式容器JB/T 4710-2005补强圈JB/T 4736-2002钢制容器用封头JB/T 4746-20021.2 塔设备选型1.2.1 塔设备简介塔设备的分类可以从不同的角度进行。例如：按操作分为加压塔、常压塔和减压塔；按单元操作分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔和干燥塔；按形成相际接触界面的方式分为具有固定相界面的塔和过程中形成相界面的塔；也有按塔釜形式分类的，但是长期以来最常用的分类是按塔的内件结构分为板式塔和填料塔。填料塔以填料作为气液接触元件，气液两相在填料层中逆向连续接触。它具有结构简

7、单、降小、易于用耐腐蚀非金属材料制造等优点，对于气体吸收、6真空蒸馏以及处理腐蚀性流体的操作，颇为适用。当塔径增大时，引起气液分布不均、接触不良等，造成效率下降，即称为放大效应。同时，填料塔还有重量大、造价理维修麻烦、填料损耗大等缺点，以致使填料塔在很长时期以来不及板式塔使用广泛。但是随着新型高效填料的出现，流体分布技术的改进，填料塔的效率有所提高，放大效应也在逐步得以解决。板式塔是分级式接触型气液传质设备，种类繁多。板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿

8、塔高呈阶梯式变化。板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、方便。根据目前国内外实际使用的情况，主要的塔型是泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌形塔、浮动喷射塔等等。表 1-1板式塔和填料塔的比较目前生产能力较大的塔，多采用板式塔，比较经济合理。而新型高效填料（例如金属丝网波纹填料），能显著降低塔高，其放大效应并不明显，只要有合宜的结构，在较大直径的塔内仍具有较高的效率，自然也是经济合理的。下面重点就板式塔进行介绍。表 1-2 各种板式塔的优缺点及用途7塔盘型式结构优点缺点应用范围项目填料塔板式塔散堆填料规整填料空塔气速稍小大比散堆填料大压降小更小一般比填料塔大塔效率小塔效率高

9、高，对大直径塔无放大效应较稳定，效率较高液气比对液体喷淋量有一定要求范围大适应范围大持液量较小较小较大材质可用非金属耐腐蚀材料适应各类材料金属材料造价小塔较低较板式塔高大直径塔较低安装检修较适中较容易表 1-3 各种塔盘的比较主要塔板性能的量化比较见下表 1-4：表 1-4 几种主要塔板性能的量化比较8塔盘类型塔板效率处理能力操作弹性压降结构成本泡罩板1.01.051复杂1筛板1.21.41.430.5简单0.40.5塔盘型式蒸汽量液量效率操作弹性降价格可靠性泡罩良优良超差良优筛板优优优良优超良浮阀优优优优良优优穿流式优超差差优超可泡罩塔圆形泡罩复杂弹性好无泄漏费用高板间距大降比较大用于具有特

10、定要求的场合S 型泡罩塔板稍简单简化了泡罩的型式，因此性能相似费用高板间距大降比较大用于具有特定要求的场合浮阀塔条形浮阀简单操作弹性较好；塔板效率较高；处理能力较大没有特别的缺点适用于加压及常压下的气液传质过程重盘式浮阀有简单的和稍复杂的T 型浮阀简单穿流型筛板简单正常负荷下的效率高；费用最低；降小稳定操作范围 窄；要么扩大孔径，否则易堵物料；容易发生液体泄漏适于处理量变动少且不析出固体物的系统（溢流式）波纹筛板简单比筛板降稍高，但具有同样的优点；气液分布好栅板简单处理能力大；降小；费用便宜适用于粗蒸馏本项目选用河北工业大学专利塔板 CTST，立体传质塔板 CTST 为独特的立体结构，其部件为

11、梯形喷射罩，如下图 1-1 和 1.2 所示，侧面为带筛孔的喷射板，两端为梯形的端板，上部为分离板。喷射板与塔板间有一定的底隙，为液体进入罩体的通道。塔板上为矩形开孔。分离板的作用一是提供气液接触空间，二是使气液两相有效分离，减少雾沫夹带。图 1-1 CTST 塔板结构图 1-2 CTST 塔板操作工况立体传质塔板独特的空间结构和喷射型的操作过程将气液传质区域扩展到塔板空间范围，因此充分利用了塔板空间，使之具有如下优越特性：（1） 处理能力大，比 F1 浮阀塔板处理能力提高 50%150%；（2） 效率高，比 F1 浮阀高 10%以上；（3） 板压降低，低于 F1 浮阀 30%以上，可用于减压

12、场合；（4） 操作弹性大，其值可达 5.47.2；（5） 抗堵塞能力强，可处理含固体颗粒易自聚物料；（6） 具有消泡性能，适于处理易发泡物料；（7） 塔板液流梯度影响小，适于大塔径、高液相负荷场合。1.2.2 塔型选择原则塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节。选择时考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能，以及塔设备的制造、安装、运转和维修等。（一）与物性有关的因素：9浮阀板1.21.31.590.6一般0.70.9舌型板1.11.21.530.8简单0.50.6（1）易起泡的物系，如处理量不大时，以选用填料塔为宜。因为填料能使破裂，在板式塔中则易引起液泛。（2）具有腐蚀性的介质，可选

13、用填料塔。如必须用板式塔，宜选用结构简单、造价便宜的筛板塔盘、穿流式塔盘或舌形塔盘，以便及时更换。（3）具有热敏性的物料须减压操作，以防过热引起分解或聚合，故应选用降较小的塔型。如可采用装填规整填料的散堆填料等，当要求真空度较低时，也可用筛板塔和浮阀塔。（4）黏性较大的物系，可以选用大填料，板式塔的传质效率较差。（5）含有悬浮物的物料，应选择液流通道较大的塔型，以板式塔为宜。可选用泡罩塔、浮阀塔、栅板塔、舌形塔和孔径较大的筛板塔等。不宜使用填料。（6）操作过程中有热效应的系统，用板式塔为宜。因塔板上积有液层，可在其中安放换热管，进行有效的加热或冷却。（二）与操作条件有关的因素：（1）若气相传质

14、阻力大（即气相控制系统。如低黏度液体的蒸馏，空气增湿等），宜采用填料塔，因填料层中气相呈湍流，液相为膜状流。反之，受液相控制的系统，宜采用板式塔，因为板式塔中液相呈湍流，用气相在液层中鼓泡。（2）大的液体负荷，可选用填料塔，若用板式塔时，宜选用气液并流的塔型（如喷射型塔盘）或选用板上液流阻力较小的塔型（如筛板和浮阀）。此外，导向筛板塔盘和多降液管筛板塔盘都能承受较大的液体负荷。（3）低的液体负荷，一般不宜采用填料塔。因为填料塔要求一定量的喷淋密度，但网体填料能用于低液体负荷的场合。（4）液气比波动的适应性，板式塔优于填料塔，故当液气比波动较大时宜用板式塔。（三）其他因素：（1）对于多数情况，塔

15、径小于 800mm 时，不宜采用板式塔，宜用填料塔。对于大塔径，对加压或常压操作过程，应优先选用板式塔；对减压操作过程，宜采用新型填料。（2） 一般填料塔比板式塔重。（3） 大塔以板式塔造价较廉。因填料价格约与塔体的容积成正比，板式塔10按面积计算的价格，随塔径增大而减小。表 1-5塔型选用顺序表11考虑因素选择顺序塔径800mm 以下，填料塔大塔径，板式塔具有腐蚀性的物料填料塔穿流式塔筛板塔喷射型塔污浊液体大孔径筛板塔穿流式塔喷射型塔浮阀塔泡罩塔操作弹性浮阀塔泡罩塔筛板塔真空操作填料塔导向筛板网孔塔板筛板浮阀塔板大液气比多降液管筛板塔填料塔喷射型塔浮阀塔筛板塔存在两液相的场合穿流式塔填料塔1

16、.2.3 结论本项目结合实际装置特点，根据塔内液体滞液量较大、操作负荷变化范围较宽、对进料浓度变化敏感程度等要求，合理选择塔型。板式塔有液流通道较大的特点，堵塞的较小；我们在设备选择过程中优先考虑选用板式塔，既可以控制设备投资成本和操作成本，又有较大的操作弹性，同时操作维修也比较方便，但是对于吸收和解吸塔，及气液相负荷较小的塔，选用填料塔。选择结果如下表1-6 所示：表 1-6塔设备型式1.3 T0203 正己烷回收塔的设计由上一章节中填料塔与板式塔的适用范围以及优缺点的对比，经综合考虑本项目的正己烷回收塔塔型采用板式塔。由于该塔塔板气液负荷较大、且 MMA,正己烷属于中等发泡物系，因此选择我

17、校专利塔板 CTST，该立体传质塔板具有很好的消泡功能且适用于腐蚀性介质。由于缺乏经验关联式，首先按浮阀塔板进行设计，然后通过浮阀与 CTST 的工业研究对比数据得出CTST 的相关参数。12设备位号设备名称选择类型T0101MAL 吸收塔填料塔T0102MAL 回收塔填料塔T0103MAL 精制塔填料塔T0201MMA 吸收塔填料塔T0202MMA 萃取塔板式塔T0203正己烷回收塔板式塔T0204MMA 精制塔填料塔T0205 精馏段甲醇水精馏塔板式塔T0205 提馏段甲醇水精馏塔板式塔1.3.1 初步设计1.3.1.1 设计思路（一）塔高的计算，包括塔的主体高度、顶部与底部空间的高度，裙

18、座高度。（二）塔径的计算：装置的有关条件给定塔板设计条件准备事项确定塔径溢流区的设计气液接触区的设计各项校核计算（三）塔内件的设计，主要是塔盘的工艺和结构设计。此外还有塔的、防冲挡板、放涡器、除沫器等的设计计算。1.3.1.2 设计参数设计参数主要考虑介质与选材、设计、设计温度、厚度及其附加量、焊接接头系数等。1.介质与选材操作环境中主要存在 MMA 和正己烷以及少量的 MAA。由于 MAA 具有腐蚀性，同时考虑到、温度较低，初步选用不锈钢材料。查腐蚀并根据强度等方面的要求，选择材料 S31603。2.设计在 Aspen 模拟中，工艺采用的工作力的 1.051.1 倍。即取 0.11MPa。3

19、.设计温度为常压操作，设计取最高工作压工艺中塔顶和塔底的温度分别为 62.8和 99.6，考虑到操作弹性及意外情况，取其最高值并留一定的余量，取设计温度 t = 120。4.塔板数及加料位置该塔是板式塔，共有 20 块理论板（不包括冷凝器和再沸器），进料位置为第 17 块理论板。1.2.1.3 设计准则强度失效设计准则。131.3.2 水力学参数A spen 模拟进行了塔结构的初步计算，符合最小塔板塔径为 1.53m，浮阀塔，单溢流，共 20 块理论塔板。并且得到了各个塔板的物料分布，为使每块塔板都能满足生产要求，只需使负荷最大的塔板正常工作即可。已知第 17 块理论塔板的负荷最大，则设计取塔

20、板上气液相负荷最大的第 17 块理论塔板进行手工计算和校核。其水力学参数如下表 1-7（1）（2）所示：表 1-7（1）正己烷回收塔水力学参数14塔 板数液相温度气相温度液相质量流量（kg/h）气相质量流量（kg/h)液相体积流量(cum/h）气相体积流量（cum/h)150.2362.78168061680625.366029262.7866.34133421894420.946299366.3466.84137341933621.636370466.8467.03137701937221.606368567.0367.23137621936421.456356667.2367.501374

21、11934321.256341767.5067.92137051930720.976319867.9268.66136381924020.556287968.6670.16134931909419.8462311070.1671.67291002202441.0369571171.6772.39295702249341.7970271272.3973.25296622258641.7370271373.2575.39295212244540.9269631475.3980.83291182204238.9268091580.8389.37288372176036.366662表 1-7（2）正

22、己烷回收塔第 17 块塔板相关数据1. 3.3 塔筒体的计算由上表与 Aspen 物性数据计算中基本数据可以求得计算所用数据，具体计算过程如下：1.3.3.1 塔体的计算（用 Smith 法计算塔径）适宜空塔速度 u 一般取为最大允许气速 u Fu = (0.60.8)u max的 0.60.8 倍，即rL - rVrVC = C (sL)0.2 计算，其中的 C 20 由书中图查u= C，式中 C 由max2020取，æ LS örLæö35.59ç÷è S ø= ç÷VL6908.30= 0

23、.0821图的横坐标为：Vèø表 1-8 塔间距参考数值15843.513.32塔板数液相温度气相温度液相质量流量 Kg / h气相质量流量Kg / h液相体积流量m3 / h气相体积流量m3 / h液相密度Kg/m3气相密度Kg/m液相粘度3 Cp气相粘度Cp表面张力N/m1795.798.430017.422940.735.66908.3843.53.30.280.009418.41689.3795.74293382226135.3967421795.7498.43300172294135.5969081898.4399.30303532327635.806995199

24、9.3099.64304582338235.8870252099.6499.64707608.330根据经验，试取板间距 H T = 500mm，板上液层高度 h L = 80mm，则 H T hL =420mm（板上液层高度 h L 对常压塔可在 0.050.1m 范围内选取）图 1-3 史密斯关联图查图得，C 20 = 0.1C = C (s L )0.2 = 0.1´()0.2 = 0.09818.4202020rL - rVrV843.51 - 3.32因此u= C= 0.098´= 1.559 m/smax3.32取安全系数为 0.8，则空塔气速为u = 0.7&

25、#180;1.559 = 1.09m/sV = 6908.3 = 1.92m3/s原料气处理量 6908.3m3/hS3600所以 D = 1.50 m164 ´1.923.14 ´1.094VSÕ u塔径 D/m0.81.21.42.42.66.6板距 H T /mm300500400700450800按标准塔径圆整后，D = 1600mmA = Õ D2 = 0.785 ´1.62 = 2.01m2实际塔截面积：T4实际空塔速度u = VS = 1.92 = 0.96m/sAT2U0.96= 0.62安全系数Umax1.559在安全范围 0

26、.60.8 之间，合适。1.3.3.2 塔厚的计算塔体和封头都选用 S31603，取焊接接头系数为 0.85，在厚度为 316mm 时，= 170MPa，许用应力s t = 117 MPa。塔径温度在 0150之间，屈服极限 ReLDi = 1600mm，选用标准椭圆封头，则 K=1。筒体的计算厚度：0.1´1600PC Did = 0.805mms j - P2´117 ´ 0.85 - 0.1t2C封头的计算厚度：0.1´1600 ´1PC Di Kd ¢ = 0.805mms j - 0.5Pt2´117 ´

27、 0.85 - 0.5´ 0.12C取腐蚀裕量为 C2 = 2mm，得到筒体设计厚度dC = d + 2 = 2.805 mm¢封头设计厚度dC = d ¢ + 2 = 2.805 mm考虑到钢板负偏差 C1 = 0.3mm 及钢材的标准系列dn = (dmin + C2 ) ­= 6mmdmin = 3取筒体和封头的名义厚度均为 n=6mm。17e=5.7mmp = 1.25p s = 1.25 ´ 0.1´1 = 0.125Mpa水压试验s tT试验校核：s = pT (Di + de ) = 0.125 ´ (1600

28、 + 5.7) = 17.61 <0.9×170×0.85 = 130.1MPaT2d2´ 5.7e水压试验合适。1.3.3.3 塔每块塔板的液泛因子18StageFlooding factorDownco mer velocityVelocity / Design velDownco mer backupBackup / Tray spacePressure dropDownco mer res. timem/secmeterbarhr20.6393320.0289290.2314380.1272510.2545020.0038940.00480030.6

29、550070.0298840.2390750.1294380.2588760.0039780.00464740.6541290.0298290.2386350.1292980.2585960.0039900.00465650.6510650.0296250.2370090.1288250.2576510.0039930.00468860.6469280.0293460.2347730.1281830.2563670.0039960.00473270.6413170.0289600.2316830.1273050.2546100.0039990.00479580.6330770.0283790.

30、2270390.1260020.2520050.0040000.00489390.6196200.0274030.2192270.1238530.2477070.0039980.005068100.7112540.0566740.4534000.1589490.3178990.0052450.002450110.7264090.0577190.4617560.1615030.3230070.0053580.002406120.7275160.0576430.4611540.1614630.3229260.0053830.002409130.7174100.0565120.4521020.159

31、0920.3181840.0053540.002457140.6926270.0537390.4299190.1534290.3068580.0052840.002584150.6674330.0502120.4017030.1469630.2939270.0052920.002766160.6737790.0488760.3910180.1456970.2913940.0055050.002841170.6934650.0491550.3932500.1474860.2949720.0057320.002825180.7041150.0494540.3956390.1486710.29734

32、30.0058420.002808190.7076780.0495550.3964440.1490720.2981440.0058780.0028021.3.4 塔内部结构的设计与计算1.3.4.1 流型选择降液管主要有弓形、圆形和矩形三种。目前多采用弓形，因其结构简单，特别适合于塔径较大的场合。液体在塔板上的路径是由降液管的布置方式决定的。常用的布置方式有以下几种形式：U 型流、单溢流、双溢流、多溢流。下表列出了溢流类型、塔径、液体负荷之间的经验数据。表 1-9选择溢流型式的参考表模拟，由于正己烷回收塔塔径 D=1.6m，塔流量 Ls =35.59m3根据 Aspen Plus/，对照图中数

33、据，故选用单溢流装置。1.3.4.2 降液管及溢流装置1降液管设计堰长 lw 根据液体负荷及溢流型式而定，对单溢流取 lw= 0.7D lw= 0.7D=0.7×1.6=1.12m而 AT=2 m2管面积由化工原理（下）（叶世超等编.科学管的参数图查得。）图 2-7 弓形降液19塔径（mm）液体流量(cum/h)单溢流双溢流四溢流1000<45-1400<70-2000<9090-160-3000<110110-200200-3004000<110110-230230-3505000<110110-250250-4006000<110110-

34、250250-450图 1-4 弓形降液管的参数Af ATWd D= 0.09 ，= 0.15查得，则有降液管宽度Wd=0.15×1.6=0.24mAf=0.09×AT=0.09×2=0.18 降液管截面积为降低气泡夹带，液体在降液管内应有足够的停留时间以使气体从液相中分离出，一般要求不应小于 35s，而对于高压下操作的塔以及易起泡的物系，停留时间应更长些，为此，必须进行校核。Af L0.18t =H =´ 0.5 = 9.1s >4sT35.59 / 3600s故降液管合理。2堰长及堰上清液层 how 的确定前面计算已经得到 lw= 1.12m2

35、0图 1-5液流收缩系数计算图LS35.59= 26.81所以(L)2.51.122.5W查图 2-8，取 E = 1.0622æ LSö 3æ 35.59 ö 3= 0.0028 EçL÷= 0.00284 ´1.04 ´ç= 0.03m （平直堰）÷hOWè1.12øè W ø3.溢流堰高 hw 与底隙间距 h0 的计算因此时应采用单溢流，故 hw = hL how =0.08 0.03= 0.05m取 hw 为 50mm降液管底部距下一块的间距 ho

36、，取降液管内的流速为 uo= 0.3m/sLS= 35.59 / 3600h= 0.03mO1.12 ´ 0.3L uW O通常 ho hw ，且 hw ho = 620mm，故合格。1.3.5 塔板布置及浮阀数目与排列1.3.5.1 浮阀数的确定取阀孔动能因子 Fo = 10FO10阀孔气速u = 5.49m/sorv3.32VS每层塔板上的浮阀数 N =P d2uoo421取 F1重型浮阀，阀孔直径 do = 0.039m，则VS6908.3/3600N = 292.7P4P 0.0392 ´ 5.492d uo o4初步确定浮阀个数为 293 个。1.3.5.2 浮阀

37、的排列按所设定的规划出塔板，并在塔板的鼓泡区内依排列方式进行试排，确定出实际的阀孔数。已知 LW = 0.7 ，查图得Wd ，所以DDWd = 0.15D = 0.15´1.6 = 0.24m取 Wd=0.24m。选取无效边缘区宽度 Wc = 0.06m， 对单溢流塔板，由下式计算鼓泡区面积，即区宽度 Ws = 0.09m。A = 2x r 2 - x2 + P /1800 ´ r 2 sin-1(x / r)aX = D / 2 -Wd -Ws = 0.8 - 0.24 - 0.09 = 0.47r = D / 2 -Ws = 0.8 - 0.09 = 0.71m

38、3;P-1æ x öùAa = 2êx+ r1800ç t ÷ú = 1.23m2222r - xSin因此èøûë浮阀的排列方式采用等腰三角形叉排。取同一横排的空心距t=75mm=0.075m，则等腰三角形的高度由下式可求：Aa1.23t¢ = 0.056mNt293 ´ 0.075故取 t = 75mm ， t= 80mm 进行排列，如下图 1-6 所示。22图 1-6 塔板初步设计图图点为浮阀的中心位置。按照图中的排布，可排出阀孔300个。重新核算以下参数：阀

39、孔气速：VS6908.3 / 3600u = 5.35m/sP4o0.785 ´ 0.0392 ´ 3002d No动能因数：FO = uorv = 5.35 ´ 3.32 = 9.748𝐹𝑜在 912 之间，故合适。塔板开孔率：F = Ao ´100% = Næ do ö´100% = 17.7%ç D ÷AèøT1.3.6 塔设备的校核1.3.6.1 塔板压降的校核气体通过塔板的降直接影响到塔底的操作，故此降数据是决定吸收塔塔底温度的主要依据。23气

40、相通过浮阀塔的压强降hp = hc + h1 + hs1.干板阻力72.772.7uoc = 1.825= 1.8253.32= 5.426m/srvuo ³ uoc故干板阻力计算式：r u23.32 ´ 5.352hC = 5.34 V 0 = 5.34 ´= 0.0307m2rL g2´843.5´ 9.812. 板上充气液层阻力 取充气系数为 =0.45。h1 = eoh L = 0.45 ´ 0.08 = 0.036m3. 表面张力造成的阻力 此阻力很小，忽略不计。因此，与气体流经一层浮阀塔板的压强降所相当的液柱高度为：h P

41、 = hC + h1 + hs = 0.0307 + 0.036 + 0 = 0.0667m单板压降：Dpp = hp rLg = 0.0667 ´843.5´9.81 = 551.92pa1.3.6.2 液泛的校核为了防止降液管液泛现象发生，要求控制降液管内液层高度忽略液面落差的影响，可利用下式计算：Hd = hp + hL + hd与气体通过塔板的压强降所相当的液柱高度 hp = 0.067m𝑚液柱。1.压头损失因不设进口堰，则ö2æ 35.59/3600 ö2æLhd = 0.135çS ÷

42、= 0.135 ´ç= 0.0117m÷è 1.12 ´ 0.03 øè LW ho ø242.板上液层高度hL = 0.08 m降液管液位高度Hd = hp + hL + hd = 0.0667 + 0.08 + 0.0117 = 0.1584mHdH= 158.4 = 0.3 1 6 介于降液管液位高度/板间距：0.20.5500T满足要求。3.总计算取降液管中层相对密度 ø= 0.6又𝐻𝑇 = 0.5𝑚，hW = 0.05𝑚，则f (H

43、T + hw ) = 0.5´(0.5 + 0.05) = 0.275m可见Hd £ (HT + hW )故符合防止淹塔的要求。1.3.6.3 雾沫夹带的校核泛点率rV+1.36L ZVSr - rS LF =LV´100%KCF Ab及rVVSr - rF¢ =LV ´100%0.78KCF AT板上流体流径长度：ZL = D - 2Wd = 1.6 - 2´ 0.24 = 1.12m板上液流面积：A = A - 2A = 2 - 2´ 0.18 = 1.64m2bTf取物性系数为 K= 1.0，查得泛点负荷因子w

44、862;𝐹 = 0.1，求得251.673´ 3.32+1.36 ´ 35.59/3600 ´1.12F =843.5-3.32´100% = 73.2%1´ 0.1´1.643.321.673 ´F ¢ =843.5 - 3.32 ´100% = 67.4%0.78 ´1´ 0.1´ 2上述两式泛点率都在 80%以下，故故雾沫夹带量能够满足𝑒v < 0.1𝑘𝑔/𝑘𝑔的要求。

45、1.3.6.4 漏液校核已知，动能因数 F0 = 9.748 > 5，发生严重漏液。1.3.6.5 板负荷性能图选择 F1 型重阀，因动能因数 F0 < 5由下式计算相应的气相流量：，会发生严重漏液，故取 F0 = 5。P5(V )=d N2= 0.983kg/sSminor4V1.雾沫夹带线rV+1.36L ZVSr - rS LF =LV´100%KCF Ab按泛点率为 80%计算如下：rV+1.36L ZVr - rSS L LV= 80%KCF Ab整理得 V s = 0.6599 10.16L s2.液泛线已知，据此方程可以画出雾沫夹带线 1。(HT + hW

46、) = hp + hL+ hd = hc+ ho + hd + hL则26é2 ù2ræöæ Lö3 úu2Lj(HT + h)()ê= 5.34+ 0.153ç÷+1+ e+ 0.00284 Eç S ÷ V o 2rLg S hêúúûWWè lW ho øè lW øêë又有：VSu =p4o2d No因物系一定，塔板结构一定，则根据以上已算值，可得2/3Vs 2 = 1

47、.748 1355 L s 2 0.0363 L s据此方程可以作出液泛线 2。3.液相负荷上限液体的最大流量应保证在降液管中停留时间不低于 35s。液体在降液管内停留时间为q = 3600 Af HT= 3 5sLh以 = 3s 作为液体在降液管中停留时间的下限，则(Ls ) max = 0.5´ 0.06 = 0.01m2/s3据此可以作出液相负荷上限线 3。4.漏液线对于 F1 型重阀，依= 5 FO = uo rV= 5 计算PP5又知V =d Nu ，则V =d N22SooSor44V以 FO = 5 作为规定气体最小负荷的标准，则= P ´ 0.0392 &#

48、180;300 ´5(V)= 0.983m3/sS min43.32据此方程可以作出漏液线 4。5.液相负荷下限对于平直堰，how 0.006m 取堰上液层高度 how = 0.006m 作为液相负荷下限条件，依 how 的计算式计算出 Ls 的下限值，从而作出液相负荷下限线。272æ 3600(LS )min ö 30.00248 Eç÷ø= 0.006LèW2= æö30.0061.12取 E= 1.04，则(L )= 0.002535m 3/sç 0.00248 ´1.04 &#

49、247; 3600S minèø据此方程可以作出液相负荷下限线 5。因此得到的板式塔塔板性能负荷图如下图 1-7 所示：图 1-7 塔板性能负荷图由图可得：1、规定的气液相负荷下的操作点，处在适宜操作区内的适中位置。2、塔板的气相负荷上限由雾沫夹带线控制，操作下限由漏液线控制。3、在固定的气液比下，塔板的气相负荷上限(Vs ) max=2.50m3/s,气相负荷下限(Vs) min = 0.98m3 /s，所以操作弹性为 2.50 = 2.55 。0.981.3.7 初步计算结果塔设备初步计算结果如下表 1-10 所示：表 1-10塔板工艺设计计算结果表2829项目数值及说明备注塔径D/m1.6塔间距 HT/m0.50塔板型式单溢流降液管空塔气速 u/ m s11.09溢流堰长 lW/m1.12溢流堰高 hW/m0.05板上液层高度hL/m0.08降液管底隙高度ho/m0.036浮阀数/个300等腰三角形叉排阀孔气速 uo/ms15.35阀孔动能因数Fo9.748临界阀孔气速uoc/ms15.426孔心距 t/m0.025指同一横排的孔心距排间距 t´/m0.0267指相邻二横排的中心线距离单板压降pp/Pa551.92液体在降液管内的停留时间 /s9.1降液管内清液层高度 Hd/m