陕西理工学院毕业设计
图4.1 史密斯关联图
查史密斯关联图得C20=0.064
?19.281?C?0.064????20?umax=0.06350.2?0.0635
629.2-12.27=0.450m/s
12.27取安全系数为0.7，则空塔气速为
u=0.7umax=0.7?0.450=0.315m/s
4VS4?1.406==2.38m πu3.14?0.315D=按标准塔径圆整后为D=2.4m
塔截面积为 AT??4D2=π?2.42=4.522m2 4实际空塔气速为
1.406=0.311m/s 4.5224.4.2 提馏段塔径的计算
精馏段的汽液相负荷
精馏段的气、液相体积流率为
u=V's=Ls=Vs2=1.74m3/s
Ls2?0.014m3/s
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由 umax?C图的横坐标为：
Lh?ρL???Vh?ρV?1/2??L-?V式中的C由式
C?C20(L)0.2计算，其中C20由史密斯关联图查取，
20?V0.014?3600?695.05?=??1.740?3600?7.07?1/2?0.08
取板间距HT=0.40m，板上液层高度hL=0.06m，则
HT-hL=0.40-0.06=0.34m
查史密斯关联图得C20=0.07
?32.219?C?0.070????20?0.2?0.077
umax?0.077695.05?7.07?0.760m/s
7.07取安全系数为0.6，则空塔气速为： u=0.6umax?0.6?0.760?0.456m/s D=4VS?πu4?1.74?2.21m
3.14?0.456按标准塔径圆整后为D=2.4m 塔截面积为
?πAT?D2=?2.42=4.522m2
44实际空塔气速为：
1.74=0.385m/s 4.5224.4.3 精馏塔有效高度的计算
精馏段有效高度为：
u=Z精=（N精-1）HT?(23?1)?0.4?8.8m 提馏段有效高度为：
Z提=（N提-1）HT?(39?1)?0.4?15.2m 在进料板上方开一人孔，其高度为：0.8m 故精馏塔的有效高度为：
Z=Z精+Z提?0.8?8.8?15.2?0.8?24.8m
塔顶及釜液上的汽液分离空间高度均取1.5m，裙座取2m，则精馏塔的实际高度为： Z实?24.8+1.5?2+2=29.8m 4.5 塔板主要工艺尺寸的计算 4.5.1 溢流装置计算
因塔径D＝2.4m，可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。各项计算如下：
4.5.1.1 堰长Lw
取lW=0.80D=0.80?2.4=1.92m w 4.5.1.2 溢流堰高度h
由hW?hL-hOW第 16 页 共 58 页
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选用平直堰，堰上液层高度hOW由式h?2.84E?Lh???OW1000?lW?近似取E=1，则
23
2.84?0.017?3600?hOW=?1???10001.92??2/3=0.0286m
故 hW=0.060-0.0286=0.0314m 4.5.1.3 弓形降液管宽度Wd和截面积Af l由 W=0.80
D查弓形降液管的参数图[6]，得
AfAT=0.14
Wd=0.2 0D=0.?144.?5222故 Af=0.1A4T 633m0.Wd?0.20D?0.20?2.4?0.48m 依式??3600AfHTLh验算液体在降液管中停留时间，即
??3600AfHTLh?3600?0.633?0.40?12.66s?5s
0.020?3600故降液管设计合理。 4.5.1.4 降液管底隙高度h0
Lh h0?'3600lWu0''u0的一般经验数值为0.07~0.28m/s 取u0?0.28m/s
则 h0?0.017?3600?0.0316m
3600?1.92?0.28hW-h0?0.0464?0.0316?0.0148m?0.006m
故降液管底隙高度设计合理。
'选用凹形受液盘，深度hW?50mm。
4.5.2 塔板布置
4.5.2.1 塔板的分块
因D?2000mm，故塔板采用分块板。查塔板分块表得，塔板分为6块。 4.5.2.2 边缘区宽度确定
取 Ws=W'=0.05m，Wc=0.035m 4.5.2.3 开孔区面积计算
?r2x?22开孔区面积Aa按式Aa?2?sin-1?计算 ?xr-x?180r??第 17 页 共 58 页
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其中x?D?(Wd?Ws)?2.4?(0.480?0.05)?0.670m
22r?D2.4?Wc??0.035?1.165m 220?.67018022故 Aa?2??65?0.6701.1???1.1625?1?700.6si?n?1.1?65 22.939m4.5.2.4 筛孔计算及排列
本设计所处理的物系无腐蚀性，可选用?=3mm碳钢板，取利孔直径d0?5mm 筛孔按正三角形排列，取孔中心距t为：
t?3d0?3?5?15mm 筛孔数目n为
1.155A01.155?2.939n???15087个 22t0.015开孔率为：
?d??0.005???0.907?0??0.907???10.1%
?t??0.015?气体通过阀孔的气速为： V1.57u0?s==5.289m/s
A00.101?2.9394.6 塔板的流体力学验算 4.6.1 塔板压降
4.6.1.1干板阻力hc计算
????干板阻力hc由式hc?0.051?u0???V?计算
?c0???L?222由d0/??5/3?1.67，查干筛孔得流量系数图[7]得，c0?0.772
?5.289??故 hc?0.05?1????0.772??2.920?5液柱33 ??.0036.62?134.6.1.2 气体通过液层的阻力h1计算
气体通过液层的阻力h1由式h1=βhL计算
ua?Vs1.57?=0.404m/s
AT-Af4.522-0.633F0=0.4049.205=1.226kg1/2/(s?m1/2)
查充气系数关联图，得??0.64。
h1?b(hW?hOW)?0.64?(0.0314?0.0286)?0.060m液柱
4.6.1.3 液体表面张力的阻力hσ计算
液体表面张力的阻力h?可按式h??4?L计算，即
?Lgd04?L4?25.75?10?3h????0.0032m液柱
?Lgd0662.13?9.81?0.005气体通过没层塔板的液柱高度hP可按下式计算，即
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hP?hc?h1?h??0.0333?0.060?0.0032?0.0965m液柱
气体通过每层塔板的压降为： ?Pp?hp?4.6.2 液面落差
Lg?00.96?566.2?13.?981 .626?815k.P（设计允许值）a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。
4.6.3 液沫夹带
液沫夹带量由下式计算，即
5.7?10?6?uaeV???H-h?f?T????3.2
hf?2.5hL?2.5?0.06?0.15m
?60.404??故 e?5.7?10?V???325.75?10?0.40?0.15?3.2?0.0010kg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。
4.6.4 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?0.0032)?662.13/9.205 ?2.910m/s
实际孔速u0?5.289m/s>u0,min 稳定系数为：
u05.289K???1.82?1.5
u0,min2.910故在本设计中无明显液漏。
4.6.5 液泛
为防止塔内发生液泛，降液管内液层高度Hd应服从下式的关系，即 Hd??(HT?hW)
甲醚—甲醇—水物系属一般物系，取??0.5，则 ??HT?hW?=0.5(0.40+0.0464)=0.223m 而 Hd?hp?hL?h d板上不设进口堰，hd可由下式计算，即
2 hd?0.153(u'0)2?0.153?(0.28）?0.0120m液柱 Hd?0.096?5.00?6.000?32.0液柱15 Hd???HT?hW ?
故在本设计中不会发生液泛现象。 4.7 塔板负荷性能图 4.7.1 漏液线
由 ?0,mi?nC(h)?L/?V 0?hL-??0,min=
VS,minA0
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