陕西理工学院毕业设计
V's?Vs?5.130m3/s 2LL's?s?0.0076m3/s
2?L-?V式中的C由式C?C(?L)0.2计算，由 u其中C20由史密斯关联图查取，图20max?C20?V的横坐标为：
LhVh??L???????V?1/20.0076?3600?902.43????5.130?3600?0.824?1/2?0.05
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=0.068
?46.713?C?0.068????20?0.2?0.0806
umax?0.0806902.43?0.824?2..667
0.824取安全系数为0.6，则空塔气速为：
u?0.6umax?0.6?2.667?1.600m/s
4VS4?5.130??2.02m ?u3.14?1.600按标准塔径圆整后为：D=2.3m 塔截面积为： D?44实际空塔气速为：
AT??D2???2.32?4.153m2
u?5.130?1.235m/s 4.1535.5.2 精馏塔有效高度的计算
精馏段有效高度为：
Z精?（N精?1）HT?(5?1)?0.4?1.6m
提馏段有效高度为：
Z提?（N提?1）HT?(15?1)?0.4?5.6m
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?5.6?1.6?0.8?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?8?1.5?2?2?13m 5.6 塔板主要工艺尺寸的计算 5.6.1 溢流装置计算
全塔的气、液相平均体积流率为： V?5.144m3/s
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L?0.0054m3/s
因塔径D＝2.3m，可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。 5.6.1.1 堰长LW
取lW?0.8D?0.8?2.3?1.84m 5.6.1.2 溢流堰高度hW
由hW?hL-hOW
选用平直堰，堰上液层高度hOW由式hOW近似取E=1，则
2.84?Lh?3 ?E??1000?lW?2hOW2.84?0.0054?3600???1???10001.84??2/3?0.0137m
取板上清液层高度hL=60mm
?0.01?370.0故 hW?0.06 45.6.1.3 弓形降液管宽度Wd和截面积Af
由
lW ?0.80DWd ?0.2D0.?144.?15320. 581m查弓形降液管的参数图[6]，得
AfAT?0.14
4T?故 Af?0.1AWd?0.2D?0.2?2.3?0.46m
依式??3600AfHTLh验算液体在降液管中停留时间，即
??3600AfHTLh?3600?0.581?0.40?43.04?5s
0.0054?3600故降液管设计合理。 5.6.1.4 降液管底隙高度h0
Lh h0?'3600lWu0'取 u0?0.07m /s则 h0?0.005?43600?0.0326 m360?01.?840.09hW?h0?0.0463?0.0326?0.0137m?0.006m
故降液管底隙高度设计合理。
选用凹形受液盘，深度h'W?50mm。 5.6.2 塔板布置
5.6.2.1 塔板的分块
因D?2200mm，故塔板采用分块板。查塔板分块表得，塔板分为6块。
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5.6.2.2 边缘区宽度确定
'取Ws?Ws=0.05m,Wc=0.035m 5.6.2.3 开孔区面积计算
??r2-122sin开孔区面积Aa按式Aa?2?xr-x?180?其中x?x??计算 r?D2.3?(Wd?Ws)??(0.46?0.05)?0.64m 22D2.3r??Wc??0.035?1.115m
222???1.1150.64?222故 Aa?2?0.641.115?0.64?sin?1??1.195m
1801.115??5.6.2.4 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?1.195n???6135个 22t0.015开孔率为：
d??0.005? ??0.907??0??0.907???10.1%
?0.015??t?22气体通过阀孔的气速为：
V5.144u0?s??42.62m/s
A00.101?1.1955.7 塔板的流体力学验算 5.7.1 塔板压降
5.7.1.1 干板阻力hc计算
u0???V?计算 干板阻力hc由式hc?0.051??????c0???L?2由d0/??5/3?1.67，查干筛孔得流量系数图[6]得，c0?0.772 42.62??0.934?故 hc?0.051??6 ?????0.0169液柱?0.772??855.87?25.7.1.2 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??hL计算 ua?Vs5.144??1.440m /sAT?Af4.15?30.581F0?1.4400.934?1.392kg1/2/(s?m1/2)
查充气系数关联图，得??0.61
h1??(hW?hOW)?0.61?(0.0463?0.0137)?0.0366m液柱
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5.7.1.3 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?40.631?10?3h????0.0039m液柱
?Lgd0855.865?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
hP?hc?h1?h??0.01696?0.06?0.0039?0.080m9液柱
气体通过每层塔板的压降为： ?Pp?hp?Lg?0.0809?855.8?659?.81（设计允许值） 0.6?79kPa5.7.2 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。 5.7.3 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?.50?.06m0 .13.2?65.7?10?1.440?故 eV????40.631?10?3?0.40?0.15??0.038kg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。 5.7.4 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?0.0039)?855.865/0.934 ?10.02m/s 实际孔速u0?u0,min 稳定系数为
K?u0u0,min?42.62?4.25?1.5 10.02故在本设计中无明显液漏。 5.7.5 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?
甲醇—水物系属一般物系，取??0.5，则 ??HT?hW??0.5(0.40?0.0463)?0.223m 而 Hd?hp?hL?h d板上不设进口堰，hd可由下式计算，即
hd?0.153(u'0)2?0.153?(0.07)2?0.0026m液柱 Hd?0.080?液柱 90.?060.0?0260. Hd???HT?hW?
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故在本设计中不会发生液泛现象。 5.8 塔板负荷性能图 5.8.1 漏液线
由 ?0,mi?nC?0,min?Vs,minA0(h)?L/?V 0?hL-?
hL?hw?how
hOWLh2/3E()= 1000lw2.84得 Vs,mi??6nCA0{00.0052.84Lh0.h1?3[Ew1000lw2/3(? )h?]L-?V}/ =4.4?0.772?0.101?1.195?
{0.0056?0.013[0.0463?2/33600LS2/32.84?1?()]?0.0039}855.865/0.934 10001.84整理得Vs,min?0.4105.292Ls?2.1093 表5.4 漏液线
在操作数据内，任取几个LS值，依上式计算出VS值，计算结果见表5-4
Ls，m3/s Vs，m3/s
0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 0.596 0.600 0.602 0.605 0.607 0.609 0.611
由上表数据即可作出漏液线（1）
5.8.2 液沫夹带线
以 ev=0.1kg液/kg气为限，求Vs?Ls关系如下
由 ev?5.7?10?6?L(?aHT-hf)3.2
ua?VSVs??0.280Vs
AT-Af4.153?0.581hf?2.5hL?2.5(hw?how)
hw=0.0463
?3600Ls??1??how=?1000?1.84?2.842/3?0.444Ls2/32/3
故 hf?2.5(0.0463?0.444Ls HT-hf?0.4-0.1158-1.11Ls)?1.11Ls2/3?0.1158
2/3?0.2842-1.11Ls2/3
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