长春工业大学化工原理课程设计 - 苯-甲苯精馏塔设计(4)

2019-04-14 15:10

? 塔板布置

① 塔板的分块:因D?800mm,故塔板采用分块式。查塔板块数表 得塔板分为3块。 ② 边缘区宽度确定:

取边缘区宽度WC =0.035m,安定区宽度WS=0.065m ③ 开孔区面积:

Aa?2[xR?x?22?180R2sin?1x] R 其中x?D/2?(Wd?WS)?1.2/2?(0.149?0.065)?0.386m

R?D/2?WC?1.2/2?0.035?0.565m Aa?2[xR2?x2??180R2sin?1x] R =2[0.3860.5652?0.3862? =0.85m2 ④ 筛孔计算及其排列:

?180?0.5652sin?10.386] 0.565 本设计所处理的物系无腐蚀性,可选用??3mm碳钢板,取筛孔直

径d0?5mm

筛孔按正三角形排列,取孔中心距 t?3?d0?3?5?15mm

筛孔数目 n?1.1551.155A??0.85?4363孔 at20.0152 开孔率为 ??0.907(d020.0052)?0.907()?10.1% t0.015 气体通过筛孔的气速为 u0?VS0.828 精馏段) ??9.64m5/s(

A00.101?0.85Vs'0.794 u0? ??9.249m/s (提馏段)

A00.101?0.85 4.2.4.筛板的流体力学验算

(1)气体通过筛板压降相当的液柱高度hp hp?hc?hL?h?

①干板压降相当的液柱高度hc

do/??5/3?1.67,查干筛孔的流量系数图,得C=0.7,

o

uo2?V精9.64522.86(精馏段) )()?0.051?()??0.028m液柱Co?L精0.772807.55 hc?0.051('u'o2?V提9.24923.16 hc?0.051 ()()?0.051?()??0.029m液柱(提馏段)

Co?L提0.7792.0 ②气流穿过板上液层压降相当的液柱高度hl

精馏段: ua?VS0.683??0.652m/s

AT?Af1.13?0.082 F0?ua

?V?0.652?2.86?1.10kg1/2/(s?m1/2)

由F0查充气系数关联图,可得?=0.62,则

hl??hL??(hW?hOW)?0.62?0.06?0.0372m液柱

V'S0.794 提馏段: ua???0.758m/s

AT?Af1.13?0.082' F 由

'0?u'a?V提?0.62?3.27?1.12kg1/2/(s?m1/2)

F0'查充气系数关联图,可得?=0.61,则

''' hl??hL??(hW?hOW)?0.61?0.06?0.0366m液柱

③克服液体表面张力压降相当的液柱高度h?

4?20.19?10?3 精馏段: h????0.0021m液柱

?L精gdo807.3?9.81?0.0054?L提4?19.27?10?3 提馏段:h????0.002m液柱

?L提gdo790.05?9.81?0.005'4?L精 hp?hc?hL?h??0.028?0.0372?0.0021?0.0673m液柱 (精馏段) hp?hc?hL?h??0.029?0.0366?0.002?0.0676m液柱 (提馏段)

'''' 单板压降

?Pp'?hp?Lg?0.0673?807.55?9.81?533Pa<1kPa(设计允许值) (精馏段)

?Pp?h'p?L提g?0.0676?792?9.81?525Pa<1kPa(设计允许值) (提馏段)

(2)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。 (3)液沫夹带量ev的验算 精馏段:

ev?5.7?10-6?L精ua5.7?10-60.7903.23.2()?() ?0.0109kg液/kg气?0.1kg液/kg气-3HT?hf20.69?100.4?2.5?0.06 提馏段:

ev?'5.7?10-6?L提ua5.7?10-60.7583.23.2()?()?0.0101kg液/kg气?0.1kg液/kg气-3HT?hf19.27?100.4?2.5?0.06 故在设计负荷下不会发生过量雾沫夹带。

(4)漏液的验算

精馏段:

u0,min?4.4CO(0.0056?0.13hL?h?)?L精/?V精

?4.4?0.772?(0.0056?0.13?0.06?0.0021)?807.55/2.82 ?6.11m/s 实际孔速:u0?7.956m/s?u0.min

提馏段: u0,min?4.4CO(0.0056?0.13hL?h?)?L提/?V提

''' ?4.4?0.772?(0.0056?0.13?0.06?0.002)?792/3.16 ?5.742m/s 实际孔速u0?9.249m/s?u0.min

''

筛板稳定系性数 K?uouo,min?9.645?1.58?1.5 (精馏段) 6.11 K?'u'ou'o,min?9.249?1.61?1.5 (提馏段) 5.742 故在设计负荷下不会产生过量漏液。 (5)液泛验算

为防止降液管液泛的发生,应使降液管中清液层高度 Hd??(HT?hW)

Hd?hp?hL?hd

精馏段:

2

Ls20.0018hd?0.153(u?')?0.153?()?0.153?()2?4.48?10?4mlwho0.792?0.042Hd?0.0673?0.06?4.48?10-4?0.128m液柱

取??0.5,则?(HT?hW)?0.5?(0.4?0.048)?0.224m

提馏段:

Ls20.0043hd'?0.153(u?')?0.153?()?0.153?()2?2.56?10?4mlwho0.792?0.0422H'd?0.0676?0.06?0.00256?0.130m液柱

取??0.5,则?(HT?h'W)?0.5?(0.4?0.039)?0.220m

故Hd??(HT?hW),在设计负荷下不会发生液泛。

4.2.5.精馏段塔板负荷性能图 1.液沫夹带线

精馏段: ev?5.7?10-6?精(ua)3.2

HT?hf 式中 ua?VSVS??0.954VS

AT?Af1.13?0.082-3 hf?2.5(hW?hOW)?2.5[hW?2.84?10E(3600LS2/3)] lW

近似取E?1,hW?0.048m,lW?0.792m 故hf?2.5?[0.048?2.84?10-3?1?(2/3

3600LS2/3)]

0.792 ?0.12?1.95LS HT?hf?0.28?1.95LS

2/3

0.954VS5.7?10?6 ev?[]?0.1 ?32/320.69?100.28?1.95LS

/3 整理得 VS?1.85?12.9L2S

在操作范围内,任取几个Ls值,依上式算出相应的Vs值

Ls,m3/s Vs,m3/s 1×10-3 1.721 3×10-3 1.58 4×10-3 1.525 5×10-3 1.473 依表中数据在Vs—Ls图中作出雾沫夹带线。

提馏段: ev?式中 ua?

'5.7?10-6?提u'a3.2() 'HT?hf

VSVS??0.954VS

AT?Af1.13?0.082hf?2.5(hW?hOW)?2.5[hW?2.84?10-3E(3600LS2/3)] lW

近似取E?1,hW?0.042m,lW?0.792m

故hf?2.5?[0.039?2.84?10-3?1?(3600LS2/3)]

0.792

/3 ?0.098?1.948L2S

HT?hf?0.302?1.948LS

2/30.954VS5.7?10?6 ev?[]?0.1 ?32/319.57?100.302?1.948LS

/3整理得 VS?1.963?12.660L2S

在操作范围内,任取几个Ls值,依上式算出相应的Vs值

Ls,m3/s Vs,m3/s 1×10-3 1.836 3×10-3 1.700 5×10-3 1.593 7×10-3 1.500 依表中数据在Vs—Ls图中作出雾沫夹带线。 2.液泛线

精馏段: Hd?hp?hL?hd Hd??(HT?hW)

联立以上两式得 ?(HT

?hW)?hp?hOW?hd


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