甲醇—水填料精馏塔设计示例(5)

2019-08-03 12:44

a.干板阻力 hc 计算 干板阻力 hc 由式计算,即

hc = 0.051 (uoco)(2?v?l)

由 do/σ= 1.6 ,查图得,co =0.772 故 hC?0.051?(17.560.772)?(21.058814)?0.343m液柱

b.气体通过液层的阻力hl计算 气体通过液层的阻力hl由式计算,即

hl = βhl ua?VSAT?Af?1.3891.13?0.106?1.356 m/s

1 Fo = 1.356×1.058 =1.395kg查图,得β=0.59

12/(s?m2)

故 hl=βhl = β( hw + how ) =0.59(0.0075+0.0725)=0.0472m液柱 c. 液体表面张力的阻力 ho 计算

液体表面张力所产生的阻力 ho 由下式计算,即 h??4?L?4?34.03?107?Lgd0814?9.81?0.005?0.0034m液柱

气体通过每层塔板的液柱高度 ho 可按下式计算,即 hp = hc + hl + ho

hp =0.0343+0.0472+0.0034=0.0849 m液柱 气体通过每层塔板的压降为

△ Pp = hpρl g = 0.0849×814×9.81=678Pa<0.7KPa(设计允许值) B.液面落差

对于筛板塔,液面落差很小,且塔径和液流量均不大,故可忽略液面落差的影响[4]。 C.液沫夹带

液沫夹带量由下式计算,即

- 21 -

ev =5.7 ? 10 -6?l (ua Ht - hf)3.2

hf =2.5hL=2.5×0.06=0.15m 故 eV?5.7?10?6?334.03?10?(1.3560.4?0.15)3.2?0.037kg液/kg气<0.1kg液/kg气

故在本设计中液沫夹带量 ev 在允许范围内。 D.漏液

对筛板塔,漏液点气速 u0,min可由下式计算,即

u0,min

=4.4C0(0.0056?0.13hL?h?)??L/?V

=4.4?0.772?(0.0056?0.13?0.06?0.0034)?814/1.058=9.422m/s 实际孔速 u0= 17.56 m/s >u0,min 稳定系数为 K?u0u0,min?17.569.422?1.864>1.5

故在本设计中无明显漏夜。 E.液泛

为防止塔内发生液泛,降液管内液层高度Hd应服从关系式

Hd ? ?(Hd + hw)

甲醇—水物系属一般物系,取?= 0.5,则

?(Hd + hw)=(0.40+0.0725)=0.236m 而 Hd = hp + hl + hd

板上不设进口堰,hd可由下式计算,即

hd = 0.153(u0')2=0.153(0.1)=0.0015m液柱 Hd =0.1+0.06+0.0015=0.162m液柱 Hd ? ?(HT+hw)

2

- 22 -

故在本设计中不会发生液泛现象.

2.3.7 塔板负荷性能图

A.漏夜线

由 u0,min = 4.4C0(0.0056 + 0.013HL - ho)?l /? v u0,min = Vs,min A0

Hl = h w + h ow How =2.841000E(Lhlw)2/3

2.841000Lhlw得 VS,min?4.4?C0?A0?{0.0056?0.13[hW? =4.4?0.772?0.101?0.0783 ?{0.0056?0.13[0.0725?

整理得 Vs,min?7.45?0.0116?0.0974?LS23?E?()23]?h?}?L/?V

2.841000?1?(3600LS0.84)23]?0.0034}?814/1.058

在操作范围内,任取几个Ls,依上式计算出Vs 值,计算结果列表如下

LS,m/sVS,m/s33 0.0002 0.814 0.0004 0.821 0.0006 0.826 0.0008 0.831 0.001 0.946

B.液沫夹带线[5] 求Vs— Ls 关系如下: 由 ev = 5.7?10 -6?l VsAT - Af(uaHt - hf)3.2

Ua = = 0.977VS

- 23 -

hf =2.5hL= 2.5×(hw+ how) hw =0.0725

how =(2.84/1000)×1×(3600LS/0.84)=0.75LS 故 hf =0.181 + 1.88LS2/3

HT - h f =0.219-1.88LS2/3 eV?5.7?10?6?32/32/3

34.03?10[0.977?VS0.219-1.88L2S3]3.2=0.1

整理得 Vs =1.65-14.1LS2/3

在操作范围内,任取几个Ls 值,依上式计算出Vs 值,计算解果列表如下

LS,m/sVS,m/s33 0.0002 1.602 0.0004 1.573 0.0006 1.549 0.0008 1.528 0.001 1.508

C.液相负荷下限线

对于平直堰[6],取堰上液层高度 how = 0.006m 作为最小液体负荷标准。由式得 hOW?2.841000?E(3600LSlW)=0.006

取 E =1 ,则 Ls,min?(0.006?10002.84)32?0.843600=0.00072

据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线3。 D.液相负荷上限线

以θ=4s 作为液体在降液管[7]中停留时间的下限,由式得 ??Af HTLs?4

故 Ls,max?AfHT4?0.106?0.404?0.0106m/s

3据此可作出与气体流量无关的垂线液相负荷上限线4。 E.液泛线

- 24 -

令 Hd = ?(HT +hw)

由 Hd = hp + hl + hd ; hp = hl + hc +ho ; hl = βhl; hl = hw + how 联立得 ?ht + (?????) hw = (?+ 1) how +hc +hd +ho 忽略ho,将Ls,hd与Ls,hc与Vs 的关系式代入上式,并整理得 a'VS2?b'?c'LS2?d'LS式中 a'?0.051(A0c0)223

(?V?L)

b'?????(??????hW c'?0.153/(lWh0)2

d'?2.84?10?3

E(1????????lW)23

将有关数据代入,得 a'?0.051(0.101?0.783?0.772)2(1.058814)?0.02

b'?0.5?0.40?(0.5?0.59?1)?0.0725?0.121 c'?0.153(0.84?1.012)?32?1505.81

36000.842 d'?2.84?10?1?(1?0.59)()3?1.191

故 0.02VS2=0.121-1505.811LS2-1.191LS2/3 或 VS=6.05-7.53?10 LS –59.55 LS

在操作范围内,任取几个Ls 值,依上式计算出Vs 值,计算结果列于表

LS,m/sVS,m/s332 422/3

0.0002 2.417 0.0004 2.391 0.0006 2.366 0.0008 2.343 0.001 2.319

根据以上各线方程,可作出操作线。该筛板的操作上限为液泛控制,下限为漏液控制。可查

- 25 -


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