发酵法年产5万吨乙醇的工艺设计【毕业设计论文】(8)

2019-04-21 14:50

AfAT?0.1424 WdD?0.2000

由此可知截面积为

Af?0.1424?5.3066?0.756

Wd?0.2?2.6?0.52

图4.2 弓形降液管参数图

4)降液管的液体停留时间? 精馏段 ??提馏段 ??AfHTLS?0.75?6.06?43.2 s0.0105AfHTLS?0.75?6.06?18.74 s0.0242降液管的截面积应保证液体在降液管内有足够的停留时间,使溢流液体中央夹带气泡能来得及分离。为此,液体在降液管内的停留时间不应小于3~5s[27]。所以上述降液管设置合理。

(5)降液管底隙高度h0

依公式h0?LSlwu0?计算

根据经验,一般液体通过降液管底隙是的流速uo??0.07m/s~0.25m/s,取0.2m/s 则

精馏段 h0?提馏段 h'0?LSlwu0?LSlwu0?? ?0.025m2.08?.02?0.0576 m2.08?.020.02420.0105?第 30 页 共 50页

降液管底隙高度一般不宜小于20~25mm,否则易堵塞或造成液泛。故降液管底隙高度设计合理。 精馏段 hw?h?0.0805?0.025?0.00 155m0提馏段 h'w?h'0?0.066?0.005?76. 09m00[28]

降液管底隙高度比溢流堰高度低0.006m,以保证降液管底隙的液封,故以上计算降液管底隙高度设计合理。 4.4.3.2 塔板分块

[29]

由于塔(T-2)是塔径为2.6m的大塔,通常采用分块式塔板,以便通过人孔装拆塔板。 1)边缘区宽度确定

当D>1.5m时,破沫区宽度WS=80~110mm,因此取WS=80mm,WC=60mm。 2)鼓泡区面积Aa

??222?1x? Aa?2?xR?x?Rsin?180R??式中

x?R?D2D2??Wd?Ws???Ws?2.622.62??0.52?0.08??0.7

?0.08?1.22

??222?1?0.7Aa?2??0.7?1.22?0.7??1.22sin?180?1.22??????3.22 ??4.4.3.3 筛板计算

所处理的物质无腐蚀性,可选用??3mm的碳钢板,取筛孔直径d0=5mm,孔中心距t=15mm,查[30]得每平方米开孔区的孔数n??6?103个/m2,则孔数可由下式计算

n?n?Aa?6?10?3.22?19320个

3为使气液接触良好和最大限度的利用塔盘面积,筛孔取采用正三角形排列,以开孔区面积为基准开孔率[31]为:

d2??0.9069(0)

t??0.9069?(4.4.3.4 筛板的流体力学验算

1)液体表面张力的阻力h?

h??4?L515)2?0.1008

?Lgd0?4?41.84?10?3968.24?9.81?0.005?0.00353

2)筛孔气速 由于

d0??1.67,查干筛孔的流量系数图

[30]

得C0=0.8

u0m?4.4C0?0.0056?0.13hL?h???L?V?4.4?0.8??10.93m/s?0.0056?0.13?0.1?0.00353??968.241.513

u0?1.5u0m?1.5?10.93?16.395m/s

3)干板压降

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22?u0???V???A0??hc?0.051???????1???C0???L???Aa?????16.395??1.513 ?0.051?????0.8???968.24 ?0.03322???0.323?? ???1????3.22???????4)板上液层的有效阻力

[30]

查有效液层阻力图得 hl=0.06m液柱 5)塔板压降

?,气相通过筛板的压降hp包括干板压降hc,液层阻力hL及鼓泡时克服液体表面张力的压头h?。

??h??hc?hl?0.033?0.06?0.093 hp?hc?hL6)雾沫夹带

雾沫夹带量是控制筛板塔操作的上限,与塔板间距的选取有关。其关联式如下:

ug?0.0057??ev???????L??HT?hf????3.2

10.9775.3066?0.756式中液层上部的有效塔截面气体速度ug??1??1h?L???0.4??0.4???0.1?0.25m ?VSAT?Af??2.41m/s

泡沫层高度hf??故

?0.0057ev???45.12.41?????????0.6?0.25?3.2?0.065kg/kg汽

7)降液管液泛

为防止塔内发生液泛,降液管内液层高度Hd应服从Hd???HT?hw?,?为降液管内充气及安全两种因素的校正系数[32]。塔(T-2)物系属于不易发泡物质,因此?在0.6~0.7之间,故?取0.6

??HT?hw??0.6??0.6?0.0805??0.4083

而Hd?hp?hc?hd,板上不设进口堰hd可由下式计算

?L??0.0105?hd?0.153?S??0.153???0.0062 ??2.08?0.025??lwh0?22故

Hd?0.093?0.033?0.0062?0.1322m<0.4083

因此不会发生液泛现象。

4.4.4 塔板负荷性能图的计算

1)漏液线

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uomin?VsminAo(0.0056?0.13hL?h?)uomin?4.4C0hL?hw?howhow?2.841000E(?L?V

Lslw)2/3Vsmin?Ao4.4C0(0.0056?0.13(hw?2.841000E(Lslw)2/3)?h?)?L?Vuomin?VsminAouomin?4.4C0(0.0056?0.13hL?h?)?L?V

hL?hw?howhow?2.841000E(Lslw)2/3 Vsmin?Ao4.4C0???Ls2/3?2.84???E()??h??L?0.0056?0.13?hw?1000lw???????VLs2/3??968.242.84?0.0805??()?0.00353????10002.08???1.513?Vsmin?3.22?0.1008?4.4?0.8?0.0056?0.13?? ?1.137? ?1.137??0.00207?0.13?(0.0805?0.0017Ls2/3)??639.95??(0.00127?0.0105?0.00051Ls2/32/3)?639.85 ?1.1378.06?0.326Ls在操作范围内,任取几个Ls值,依上式计算出Vs值,其结果见表4.10:

表4.10 漏液线数据

LS VS

0. 3.228

0.02 3.232

0.04 3.235

0.06 3.238

0.08 3.241

0.10 3.244

由上表数据可得出漏液线。

2)液沫夹带线

以??0.1kg液/kg气为限,

V求Vs-Ls关系:

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?V?5.7?10?3?LVsAT?Af?(ugHT?hfVS)3.2??uo5.3066?0.756?0.22VShf?2.5hL?2.5(hw?how)how?2.841000?1?(3600Ls2.08)2/3

?V?5.7?1041.84?3?????0.6?2.5?????0.22VS??3600Ls2/3??2.84??hw?1000?1?(0.64)?????3.23.2?V?5.7?1041.84?30.22VS????2/3??0.6?2.5?(0.0805?0.41Ls)??(0.22VS0.399?1.025Ls3.22/3?V?1.36?100.22VS?4)3.2?0.1

(0.399?1.025Ls)2/3?735.32/3Vs?17.866?36.648Ls在操作范围内,任取几个Ls值,依上式计算出Vs值,其结果见表4.11:

表4.11 液沫夹带数据

LS VS

0. 17.866

0.02 16.967

0.04 15.397

0.06 13.745

0.08 12.270

0.10 10.923

由上表数据可得出液沫夹带线。

3)液相负荷下限线

对于平直堰,取堰上液层高度how=0.006m作为最小液体负荷标准 由公式:

3600Ls2/32.84how??E?()

10002.08取E=1则:

how?2.841000?1?(3600Ls2.083)2/3?0.006

Lsmin?0.00177m/s据此可得出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线。

4)液相负荷下限线

以??5s作为液体在管中停留时间的下限 由下式得:

第 34 页 共 50页


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