乙醇——水筛板精馏塔工艺设计-课程设计

1、学院化工原理课程设计任务书专业:班级:姓名：学号：设计时间：设计题目：乙醇一一水筛板精储塔工艺设计（取至南京某厂药用酒精生产现场）设计条件：1.常压操作，P=1atm（绝压）。2.原料来至上游的粗储塔，为95乙一96c的饱和蒸汽。因沿程热损失，进精储塔时原料液温度降为90Co3.塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为40吨/日。4 .塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%（质量分率）。5 .塔釜采用饱和水蒸汽加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。6 .操作回流比R=（1.12.0）Rnin。设计任务：1.完成该精储塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计算和

2、选型。2 .画出带控制点的工艺流程图，t-x-y相平衡图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。3 .写出该精流塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己设计的评价。时间指导教师:1设计任务1.1 任务1.1.1设计题目乙醇一水筛板精储塔工艺设计（取至南京某厂药用酒精生产现场）1.1.2设计条件234561.常压操作，P=1atm（绝压）.原料来至上游的粗储塔，为95-96C的饱和蒸气。因沿程热损失，进精储塔时原料液温度降为90Co.塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为40吨/日。.塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%（质量分率）。.塔釜采用饱和水蒸气加热（

3、加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。操作回流比R=(1.12.0)Rmin1.1.3设计任务1 .完成该精储塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计算和选型。2 .画出带控制点的工艺流程示意图，t-x-y相平衡图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。3 .写出该精储塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己设计的评价。1.2设计方案论证及确定1.2.1 生产时日设计要求塔日产40吨92.41%乙醇，工厂实行三班制，每班工作8小时，每天24小时连续正常工作。1.2.2 选择塔型精储塔属气一液传质设备。气一液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填

4、料塔比较1知：板式塔直径放大时，塔板效率较稳定，且持液量较大，液气比适应范围大，因此本次精储塔设备选择板式塔。筛板塔是降液管塔板中结构最简单的，它与泡罩塔相比较具有下列优点：生产能力大10-15%,板效率提高15流右，而压降可降低30面右，另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%右，安装容易，也便于清洗检修2。因此，本设计采用筛板塔比较合适。1.2.3 精微方式由设计要求知，本精储塔为连续精储方式。1.2.4 操作压力常压操作可减少因加压或减压操作所增加的增、减压设备费用和操作费用，提高经济效益，在条件允许下常采用常压操作，因此本精储设计选择在常压下操作。1.2.5 加热方式在本

5、物系中，水为难挥发液体，选用直接蒸汽加热，可节省再沸器。1.2.6 工艺流程原料槽中的原料液先由离心泵送到预热器预热，再进精储塔，精储塔塔顶蒸汽经全凝器冷凝，泡点回流，塔顶产品输送进乙醇贮存罐，而再沸器则加热釜液，塔釜产品流入釜液贮存罐。2筛板式精储塔的工艺设计2.1 精微塔的工艺计算2.1.1 乙醇和水的汽液平衡组成相对挥发度口的计算：塔顶产品浓度为92.4%,因此，可近似看成纯乙醇溶液；同理，塔底浓度为0.02%可近似看成纯水溶液。所以，塔顶温度为乙醇沸点为78.3C,塔底温度为水的沸点96.0C表2-1查书2得：不同温度下乙醇和水的汽液平衡组成如下表所示：液相摩尔分数x气相摩尔分数y温度

6、/c液相摩尔分数x气相摩尔分数y温度/C0.000.001000.32730.582681.50.01900.170095.50.39650.612280.70.07210.389189.00.50790.656479.80.09660.437586.70.51980.659979.70.12380.470485.30.57320.684179.30.16610.508984.10.67630.738578.740.23370.544582.70.74720.781578.410.26080.558082.30.89430.894378.15根据以上数据画出以下乙醇-水的t-x(y)相平衡图，

7、以及乙醇-水的x-y图乙醇-水t-x(y)图度温1051009590858075706560555045403530252015105000咤醇0象x-y4相评辑图.60.70.80.91x(y)0.80.70.6y0.50.40.30.20.1000.10.20.30.40.50.60.70.8通过试差法求出塔顶、塔底、进料处、加料板的乙醇气相组成95.5-89.090-95.50.17-0.3891一丫进料板0.1795.5-89.090-95.50.0190-0.0721-X进料板0.0190解得X进料板=0.0639Y进料板=0.355计算塔顶、塔底、进料处相对挥发度计算公式为：aYa

8、(1-Xa)(1-Ya)Xa78.41-78.15_78.15-78.30.7815-0.89430.8943丫顶YIk=0.829278.41-78.15_78.3-78.150.7472-0.8943-X顶,0.8943X顶=0.8094100-95.5_96-95.50-0.17-Y顶-0.17100-95.596-95.50-0.019-X底-0.0190塔顶：a顶=1.123塔底：a底=8.957加料板：a加料板=8.063计算乙醇-水的平均相对挥发度：乙醇一水的相对挥发度一般应用各温度下的挥发度的几何平均值或者算术平均值表示,本设计中使用各温度下的几何平均值来表示。a-、沁顶a底=

9、2.322.1.2全塔物料衡算原料液中：设A组分乙醇；B组分水查书6和书口得：乙醇的摩尔质量:M乙=46.07kg/kmol水的摩尔质量：M水=18.02kg/kmol=0.8260.9241/46.070.9241/46.070.0759/18.02Xw=0.00007820.02/46.070.02/46.070.98/18.02因为入口的原料液是上游为9596c的饱和蒸汽冷却至90oC所得，因此，xF的液相组成就是95.50c的气相组成。经查表得，95.50c的饱和蒸汽进料液的摩尔组成为:XF=0.17根据产量和所定工作时间，即日产40吨92.41%乙醇，每天24小时连续正常工作，则3原

10、料处理量：D=40.51(kmol/h)24(0.826546.070.1718.02)DXf-Xw0.17-0.00007820206F-Xd-Xw-0.826-0.00000782一.F=196.650kmol/hW=F-D=196.650-40.51=156.140kmol/h求q值由表2-1乙醇-水的平衡数据用内差法求得原料进入塔时90C时的气液相组成为：Xa=0.0639yA=0.3554由FxF=L丫+Vy和F=L+V得L=125.26(kmol/h),XayA.q=L/F=0.6360则：q线方程为y=-q-x-*=-1.747x+0.467q-1q-1塔顶和塔釜温度的确定由t-

11、x-y图可知：塔顶温度tD=78.30C,塔底温度tw=96.00C,t=1/2(tD+tw)=87.15C回流比和理论塔板的确定用内差法求得进料板的气液相组成（90c进料）进料板位于平衡线上，则:xq=X进料板=0.0639yq=Y进料板=0.355Rminxd-yqyq一Xq0.826-0.3550.355-0.0639-1.618R=1.5*Rmin=1.5*1.618=2.427操作方程的确定精储段：L=RD=2.42740.51=98.318kmol/hV=(R1)D=(2.4271)40.51=138.828kmol/h提储段：l=LqF=98.3180.636*196.650=2

12、23.387kmol/hV=V-(1-q)F=138.828-(1-0.636)*196.650=67.247kmol/hb、精镭段操作方程:Lyn1=VXn2XvD98.31840.51-Xn-*0.826=0.708xn0.292138.828138.828提铺段操作线方程:LWyn1=Xn一XwVV223.387Xn67.247156.140*0.0000782=3.322Xn-0.00018267.247相平衡方程为:二Xnyn二1(1T)xXn=一ayn-(:-1)ynyn2.32-1.32yn板效率及实际塔板数的确定(1)求all平均温度At=87.15(C)下Na=0.449mp

13、as仙e=0.3281mpas贝Ul=Xfa+(1Xf)e=0.17X0.449+(10.17)X0.3281=0.3487mpasaal=2.35X0.3487=0.8194(2)求板效率Et由apl=0.8194,由化工原理(下)164页图10-20查得耳=51%偏低;实际工作Et有所提高，因此取Et=70%.（3）求实际板数由N=Nt一1得Et精储段实际板数：N精=21/0.70=30（块）提储段实际板数：N提=7/0.70=10（块）全塔板数：N=40块2.2 精微段物性衡算2.2.1 物料衡算操作压强P=101.325温度tmtD=78.300CtF=900Ctw=96.000Ctm

14、=tD2tF78.30900c=84.15C定性组成查平衡曲线得到x1=0.810(1)塔顶y1=XD=0.826进料yf=0.355xf=0.0639平均分子量Mm查附表知:(1)塔顶：MVDm=0.826父46.07+(1-0.826)x18.02=41.189(g/mol)MLDm=0.810x46.07+(1-0.810)x18.02=40.730(g/mol)进料：MVFm=0.355父46.07+(1-0.355)父18.02=27.978(g/mol)MLFm=0.0639M46.07+(1-0.0639)x18.02=19.810(g/mol)平均分子量MMVDmMVFm41.

15、18927.978,=2mVFm=34.584(g/mol)22MLm=MldmMlfm=40.73019.810=30.270(g/mol)22平均密度Pm由书6和书：1/Plm=3a/Pla+9b/PlbA为乙醇B为水塔顶：在78.30c下：Pla=744.289(kg/m3)PLB=972.870(kg/m3)=0.9241/744.289+(1-0.9241)Z972.870则PLMD=758,716(kg/m3)p-LMD进料：在进料温度90CT：:LA=729.9(kg/m3):lb=965.3(kg/m3)0.063946.07aA=0.063946.07(1-0,0639)18

16、.02=0.1491=0,149+(1-0.149)729.9965.3则：lmf=921.0(kg/m3)即精储段的平均液相密度：LM=(758.716+921.0)/2=839.858(kg/m3)平均气相密度“m=j=101,32534.64岬kg/m3)RT8.314(84.15273.15)液体平均粘度lm液相平均粘度依下式计算：|gNIm=xlgNj塔顶：查书6和书7中图表求得在78.3C下：A是乙醇，B是水,DA=0.504mpas;DB=0.367mpas;lgLD=0.826lg(0.504)+0.174lg(0.367)贝U%=0.477(mpas)进料：在90c下：NFA

17、=0.428mpas;NFB=0.3165mpas。lg.=0.0639lg(0.428)+(1-0.0639)lg(0.3165)则=0.3226(mpas)N1m=(k+小/2=(0.477+0.3226)=0.3998液体表面张力；：m塔顶：查书6和书7求得在78.30C下:二A=18.447mN/m二b=62.974mN/m二MD=0.82618.4470.17462.974=26.194(mN/m)进料：在90c下：二A=17.29mN/m；入=60.79mN/mAb二mf=0.063917.29(1-0.0639)60.79=58.01(mN/m)贝U二m=(二md+二mf)/2=

18、(26.194+58.01)/2=42.102(mN/m)2.2.2 气液体积流率的计算由已知条件V=138.828kmol/hL=98.318kmol/h得VMvm138.82834.63/、VS=1.131(m3/s)36007VM36001.180LS=LMlmJ-330.27=eg53/s)3600：lm3600839.8582.3 塔和塔板主要工艺尺寸计算2.3.1 塔板横截面的布辂计算塔径D的计算参考化工原理下表10-1,取板间距HT=0.45mhL=0.06mHt-hL=0.45-0.06=0.39m两相流动参数计算如下0.0011.1313.81.8LV=LsVs1/2=0.0

19、236参考化工原理下图10-42筛板的泛点关联得：Cf20=0.083Cf=Cf20200.083421021=0.09630.2Uf=Cf20(20，0.50.5839.8581.180、c/，、=0.0963-=2.567(m/s)1.180本物系不易起泡，取泛点百分率为80%可求出设计气速un=0.8*uf=0.82.567=2.053(m/s)411314=0.838m3.142.053根据塔设备系列化规格，将D圆整到D=1m作为初选塔径，因此重新校核流速u1.1319un=1.441(m)0.78511实际泛点百分率为团=纯=0.561uf2.567:二D八八/2八八2AT=0.78

20、51=0.785m4塔板详细设计选用单溢流，弓形降液管，不设进口堰。因为弓形降液管具有较大容积，又能充分利用塔面积，且单溢流液体流径长,塔板效率高，结构简单，广泛用于直径小于2.2米的塔中。4(1)溢流装谿取堰长lw=0.7D=0.7X1=0.7m,选择平流溢流堰出口堰高hw=hL-hOW,已取d=0.06h0W=2.84X10，E(Lh)2/3lw由Lho,=3.544/072.5=8.644(lw).查化工原理下图10-48得：E=1.025h0W=2.84X10X1.025(3.544/0.7)2/3=0.00859mhw=hL-hOW=0.06-0.00859=0.0514m取hw=0

21、.06是符合的。.hL=hw+ho=0.06+0.00859=0.0686m修正后hL对5影响不大，顾塔径计算不用修正(2)降液管宽度W与降液管面积A由lw/D=0.7查化工原理下图10-40彳4:WdAf-=0.149=0.088DAWd=0.149X1=0.149m:L22Af=0.08810.0691m4(3)降液管底隙高度ho因物系较清洁，不会有脏物堵塞降液管底隙，取液体通过降液管底隙速度uo=0.07m/s.ho=-Ls=000=0.024m过/、,取ho=0.04mlwuo0.700.07(4)塔板布谿取安定区宽度WS=0.08m,取边缘区宽度WC=0.04mD1x=-Wd-WS-

22、0.1490.08)=0.271mD-r=l-WC=0.5-0.04=0.46m2AC.L2222JxjAa=2xVrx+rsin一180r)22n210.271!八一2、=20.271Y0.46-0.271+父0.46sinI=0.468(m)I1800.46)筛板数n与开孔率中初取do=6mm,=3.0呈正三角形排列dot=3.0*6=18MM依下式计算塔板上的开孔率中邛=皿=O.907?=0.9072=0.101=10.1%则每层塔板上的开孔面积Ao为:Aa(t/d0)(18/6)Ao=Aa=0.1010.468=0.0473m2=1674孔A0_0.047342-=2do3.14*0.

23、0062.3.2筛板能校塔流体力学校核1板压降的校核(1)干板压降相当的液柱高度取板厚6=3mm,=30=0.5，查化工原理下图10-45得:do6.0o=0.74Vs1.131U023.911m/sA00.04732Uo：v2h1*UoVPvcCEhc=*=0.0512g【Co八L0.051223.911、11.180、cccii=0.0748mI0.74)1839.858)液柱(2)气体穿过板上液层压降相当的液柱高度hlUaVs1.131AT-Af0.78512-0.0691=1.606(m/s)相应的气体动能因子Fa=u”.5=1.6061.1800.5=1.745查化工原理下图10-4

24、6得：0=0.58hl=B(hw+l%w)=0.58父0.0686=0.0398m液柱(3)克服液体表面张力压降相当的液柱高度hh=9.81d0442.10210，9.81839.858610二=0.00341m气体通过筛板压降相当的液柱高度即板压降：hp=h+h+Mhp=0.07480.03980.00341-0.1180mp本设计系常压操作，对板压降本身无特殊要求。液面落差对于筛板塔，液面落差很小，且本设计的塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。1液沫夹带量的校核hf-2.5hL-0.0686*2.5-0.1715mqf325.710Ua仃1H1/_-65.71042.10210“3

25、.21.60610.45-0.1715J=0.0369Kg液/Kg汽0.03690.1Kg液/Kg气故在设计负荷下不会发生过量液沫夹带3溢流液泛条件的校核溢流管中的当量精液高度可由式hf=0.153,9)计算液体沿筛板流动时，阻lwho力损失很小，其液面落差可忽略不计，即0=Qo已知：hL=0.0686m,A=0,LLLs:00.001$hhf=0.153l=0.153I=0.000195mwhoJ0.7x0.04)故降液管内的当量精液高度:Hd=hL八hfhf=0.068600.0001950.1715=0.2403m乙醇-水混合液不易起泡，取*=0.6,则降液管内泡沫层高度:Hfd=二0.

26、4005sLs0.001不会产生严重的气泡夹带。4漏液点的校核漏液点的孔速为：Uow=4.4Co,(0.0056-0.1孙二八二)三/何=4.40.74.(0.00560.130.0686-0.00341)839.858/1.180=9.155(m/s)筛孔气速Uo=Vs_1.131Ao0.0473=23.911(m/s)塔板稳定系数k=uo=23.911=2.6121.52.0Uow9.155表明具有足够的操作弹性。根据以上各项流体力学验算，可认为设计的塔径及各工艺尺寸合适2.4精微段塔板负荷性能图注：以下计算常用how=2.84m10E(a)2/3得，w(Ls),E45经验计算，lwlw取

27、E=1.0则hownZfdMlOMLOMlHl/jZBIO与J3600=0.8462s”30.70.72.4.1 过量液沫夹带线lr-c-6f、-、.方95.7父10Ua3.2,ca依下式计算：ev=a一(2-1)HHT-hfJ式中：Ua=VS=VS=1.397VsAT-Af0.7851-0.06912/32/3hf=2.5(hw+how)=2.5(0.05020.8462Ls)=0.1262.1155Ls令ev=0.1kg液/kg气，由。=42.1xION/m,HT=0.45m代入式(2-1)得：0.1=5.70(1397Vs石)3.242.102100.45-0.126-2.1155Ls2

28、/3整理得：Vs=1.83-11.93Ls在操作范围中，任取几个Ls值，根据上式算出Vs值列于表2-3中:表23Ls,m3/s0.0020.0040.0060.008Vs,m3/s1.6411.5291.4361.353依表中数据在作出过量液沫夹带线（参见图2-1）2.4.2溢流液泛线由式牛hwHT和Hd=hw+how+2hf4hf联立求解。hc=0.051(%)CoV2)=0.051)2f0.051(Vs)2(18)=0.0585Vs20.740.0473839.858hl=P(hw+how)=0.58(0.0502+0.8462Ls2/3)=0.0291十0.4908Ls2/3故h=0.0

29、578Vs2+0.02910.4908Ls2/3+0.00409pss22/3=0.0578Vs+0.4908Ls+0.0332hd=0.153(上)2=0.153()2=195.2Ls2WJ:lwhg0.70.0422/32/320.6(0.450.0502)-0.0578Vs+0.4908Ls+0.0332+0.0502+0.8462Ls+195.2Ls整理得：Vs2=3.19-23.13L2/3-3377.16L(2-18)表2-4取若干Ls值依(2-18)式计算Vs值，见表2-4,作出液泛线LsM10：m3/s0.0020.0040.0060.008Vs,m3/s1.6761.5981

30、.5191.432(参见2-1图)2.4.3 液相上限线取液体在降液管中停留时间为5秒。则Lsman=0.45X0.0691=0.00622（m3/s）siiian,5在Lsman=0.00622m3/s处作出垂线得液相负荷上限线，可知在图上siiian它为与气体流量VS无关的垂直线。（参见图2-1）2.4.4 漏液线（气相负荷下限线）由hL=hw+how=0.0502+0.8462Ls2/3,Uow=”1代入下式求漏液点气速式:AoVsminAow=4.4C。0.00560.137-h：1/：v=4.40.740.00560.13(0.05020.8462L-3)-0.00341839.85

31、8,s1.180将Ao=0.0476代入上式并整理得Vsmn=3.256J6.206十78.292Ls2/3Ao2/3Vsmin=0.154.6.02678.292Ls据上式，取若干个Ls值计算相应Vs值，见表2-5,作漏液线（参见图2-1）表2523，Ls父10,m/s0.0020.0040.0060.008Vs,m3/s0.4200.4400.4560.4702.4.5 液相下限线取平顶堰堰上液层高度h。卬=6mm,作为液相负荷下限条件，低于此下限，则不能保证板上液流分布均匀。则how=2.84104E（工）2/3lw0.006=2.8410，1.013600Ls2/30.7整理得：Ls,

32、min=5.88父10m3/s在图上Ls,min=5.88h10m3/s处作垂线即为液相下限线。（见图2-2）2.4.6操作线P点为操作点，其坐标为：Vs=1.131m3/s,Ls=0.001m3/s3600OP为操作线，OP与液泛线的交点对应气相负荷为U,ma;n,与漏夜线的交点对应气相负荷为VUn.可知：V170精微段的操作弹性=-smx=,170=4.36Vs,min0.39图2-1精微段塔板负荷性能图Ls(m3/h)液末夹带线液泛线漏夜线液相下限线夜相上限线操作线2.5提微段物性衡算2.5.1 物料衡算操作压强P=101.325温度tmtD=78.30CtF=90Ctw=96.0Ctw

33、tf96900。00m=-=-=93c22定性组成塔斧xW=0.OOO078渲相平衡图得到：yW=0.0014进料yf=0.355xf=0.0639平均分子量Mm查附表知:(1)塔斧：MVWm=0.0014x46.07+(1-0.0014)x18.02=18.059(g/mol)MLWm=0.0001M46.07+(1-0.0001)x18.02=18.02(g/mol)(2)进料:MVFm=0.355x46.07+(1-0.355)x18.02=27.99(g/mol)MLFm=0.063946.07+(1-0.0639)乂18.02=19.81(g/mol)平均分子量VmMVWmMVFm=

34、18.05127:99=23.02(g/mol)MLm=MLWMMlfm=18.0219.81=18.92(g/mol)22平均餐度Pm由式：1/Plm=aa/Pla+ab/*lb塔斧：查书6和书7在96.0C下：A乙醇B水Pla=722.38(kg/m3)%=961.16(kg/m3)1=0.0000782/722.38+(1-0.0000782)/961.16LMW：lmw=961.135(kg/m3)进料：在进料温度90c下：A=729.9(kg/m3)B=965.3(kg/m3)aA0.063946.07=0.1490.063946.07(1-0.0639)18.021二0.149(1

35、-0.149)：lMf729.9965.3则：lmf=921.0(kg/m3)即提储段的平均液相密度：lm=(961.135+921.0)/2=941.067(kg/m3)平均气相密度_PMVM7M-RT101.325*23.028.314*(93273.15)=0.766(kg/m3)液体表面张力二；m塔釜：查书6和书7得在96.0C下：er=16.688mN/mcB=58.99mN/m(rmv=0.0014*16.688+(1-0.0014)*58.99=58.930(mN/m)(2)进料：查书6和书得在90c下:=A=17.29mN/m0b=60.79mN/mAb二mf=0.063917

36、.29(1-0.0639)60.79=58.01(mN/m)则仃m=(0Mw+dmf)/2=(58.930+58.01)/2=58.47(mN/m)液体平均粘度lm塔釜：查书6和书7得在96.0C下：wa=0.391mpas;WB=0.2977mpas;lgJLW=0.0014lg(0.391)+0.9986lg(0.2977)贝ULW=0.295(mpas)进料：查书6和书7得在90c下：Nfa=0.388mpas;NFB=0.290mpas。lg.=0.0639lg(0.388)+(1-0.0639)lg(0.290)则lF=0.3226(mpas)lm=(w+f)/2=(0.295+0.

37、3226)/2=0.309(mpas)2.5.2气液体积流率的计算由已知条件V=70.11kmol/hL=226.6kmol/h得一VMvmVs=：3600VM67.387*23.023600*0.766=0.562(m3/s)LMLM223.387*18.92Ls=3600dlm3600*941.067=0.00125(m3/s)2.6塔和塔板主要工艺尺寸计算2.6.1 塔板横截面的布辂计算塔径D的计算参考化工原理下表10-1,取板间距Ht=0.3m丁=0.06mHt-hL=0.3-0.06=0.24m两相流动参数计算如下Flv：LvLSVS0.001250.562941.067、1/2)1

38、/2=0.07800.766参考化工原理（下）图10-42筛板的泛点关联得:Cf20=0.06Cf=Cf200.20.2阂=。6管卜0.0744uf=Cf200.5=0-0744(941.00.766)1,2=2-607(m/s)本物系不易起泡，取泛点百分率为80%可求出设计气速un=0.82.607=2.085(m/s)Dt=4Vs3.14un4*0.562=0.586m3.14*2.085由精储段知，将D取到D=1m作为初选塔径，因此重新校核流速u0.586Un=0.785*1*1=0.746(m/s)实际泛点百分率为un=0746=0.286uf2.607.二D2，22At=0.7851

39、=0.785m塔板详细设计选用单溢流，弓形降液管，不设进口堰。因为弓形降液管具有较大容积，又能充分利用塔面积，且单溢流液体流径长,塔板效率高，结构简单，广泛用于直径小于2.2米的塔中。4(1)溢流装谿取堰长lw=0.7D=0.7X1=0.7m,选择平流溢流堰出口堰高hw=hL-hOW,已取d=0.06h0w=2.84Xi0E(5)2/31 w由Lh)2.5=4.491/0.72.5=10.954查化工原理下图10-48得：E=1.025h0W=2.84X10-3X1.025(4.491/0.7)2/3=0.0101mhw=hL-hOW=0.06-0.0101=0.0499m取hw=0.05是符

40、合的。.hL=hW+hOW=0.05+0.0101=0.0601m修正后hL对Un影响不大，顾塔径计算不用修正.(2)降液管宽度W与降液管面积A由lw/D=0.7查化工原理下图10-40彳3:%=0.149=0.088DATWd=0.149X1=0.149m二22Af=0.08812-0.0691m24(3)降液管底隙高度hO因物系较清洁，不会有脏物堵塞降液管底隙，取液体通过降液管底隙速度uo=0.07m/s.ho=-L=0.00125=0.0255m过小,取ho=0.04mlwuo0.700.07(4)塔板布谿取安定区宽度WS=0.08m,取边缘区宽度WC=0.04mD1x=WdWS0.14

41、90.08=0.271m22Dr=-Wc=0.5-0.04=0.46m2Aac222,22.AX=2xqr-x+rsin、180r=20.27K0.462-0.2812+工父0.462sin,02711=0.468(m2)I1800.46)(3)筛板数n与开孔率中初取do=5mm,工=4.0呈正三角形排列dot=5.0M4=20mm依下式计算塔板上的开孔率中*0.9070907=0.0567=5.67%则每层塔板上的开孔面积Ao为:(t/d。)242Ao=Aa=0.05670.468=0.0265m2=1351孔A0_0.026522二d03.140.005442.6.2筛板能校塔流体力学校核

42、板压降的校核气体通过筛板压降相当的液柱高度：hp=hc+hL+h.(1)干板压降相当的液柱高度取板厚6=3mm,上=30=0.6，查化工原理下图10-45得:do5.0Co=0.74uOVs0.5620.0265=21.208m/shc=0.051回)色上0.05121.20820.766)=0.0341m液柱(CoJVPLJ00.74/1941.067J(2)气体穿过板上液层压降相当的液柱高度hiVs0.562ua=2=0.785(m/s)At-Af0.78512-0.0691相应的气体动能因子Fa=Ua：0.5=0.7850.7660.5=0.687aa查化工原理下图10-46得：B=0.

43、72h|=P（hw+限）=Pl=0.72x0.0601=0.0433m液柱(3)克服液体表面张力压降相当的液柱高度h_49.81pLdo4*58.479.81*941.067*5=0.00507m板压降hp=hc+hL+h.=0.0341+0.0433+0.00507=0.0825m本设计系常压操作，对板压降本身无特殊要求1液沫夹带量的校核3.23.2ev=5.7*10-6/ua=57*10-60.785=0.0196kg液/Kg汽IHT-hf）58.47*10-310.3-2.5*0.060熊0.0370.1Kg液/Kg气故在设计负荷下不会发生过量液沫夹带。2溢流液泛条件的校核溢流管中的当量精液高度可由式Zhf=0.153I-L计算液体沿筛板流动时，阻1.lwho力损失很小，其液面落差可忽略不计，即4=0。已知：hL=0.0601m,A=0,hf=2.5*0.0601=0.1503mkrLsf00.00125V工hf=0.153=0.153=0.000305m(lwhoJ0.7X0.04；故降液管内的当量精液高度：Hd二hL一二hfhf=0.06010.0003050.1503=0.211m乙醇-水混合液不易起泡，取*=0.6,则降液管内泡沫层高度:Hfd=20U=0.351(1.