分离苯-甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计(5)

因为u0

hc=19.9

u00.175?L5.3020.175＝19.9＝0.03302m

806.852.7.1.2板上充气液层的阻力hl

本设备分离苯-甲苯混合物系，即液相为碳氢化合物，可取充气系数E0＝0.5，依式计算：

hl＝E0HL＝0.5×0.06＝0.03m

2.7.1.3液体表面张力所形成的阻力（此力很小，可忽略不计。） ∴气体流经一层浮阀塔的压强降所相当的液注高度为： hp=hc+hl+hδ=0.03302＋0.03＝0.06302 m

单板压降△Pp=0.06302×806.85×9.81=0.489916Pa<0.7kPa,故满足要求。 2.7.2淹塔

为了防止淹塔现象的发生，要求控制降液管中清液层高度Hd≤φ(HT+hW)，Hd可由下式计算，即： Hd＝hp＋hL+hd

2.7.2.1 气体通过塔板的压强降所相当的液注高度hp 前已算出: hp＝0.06302m

2.7.2.2 液体通过降液管的压头损失 因不设进口堰，故可由下式计算：

hd?0.153(Ls)2＝0.000982 m

lwh02.7.2.3 板上液层高度 前已选定板上液层高度为hL＝0.03m

则Hd＝0.06302+0.000982+0.03=0.094002m 取?=0.5,又已选定HT＝0.35m，hw＝0.051 m 则φ（HT+hW)＝0.5（0.35＋0.051）＝0.2005m 可见： Hd＜φ（HT+hW)，符合防止淹塔的要求。 2.7.3雾沬夹带

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按下两式计算泛点率，即：

Vs?V?L??V?V?1.36LSZL?100% （a）

泛点率＝KCFA?Vs及 泛点率＝?L??V0.78KCFA??100% (b)

板上液体流径长度 ZL＝D－2Wd ＝0.7-2×0.0868=0.5264m 板上液流面积 Aa=AT-2Af=0.3847-0.0278×2=0.3291m2

苯-甲苯可按正常系统按附表取物性系数K＝1.0，又由图查得泛点负荷系数CF＝0.120,将以上数值代入（a）式中，得：

2.951.2314??1.36?0.000733?0.5264806.85?2.95泛点率＝＝46.27%

1?0.12?0.3291又按式（b）计算泛点率，得：

泛点率＝49.29%

为避免过量雾沬夹带，应控制泛点率不超过80%。根据上两泛点式计算出的两泛点率都在80%以下，故可知雾沬夹带量eV<0.1kg(液)/kg(气)能够满足要求。

2.8 塔板负荷性能图 2.8.1雾沬夹带线

依式（a）计算,即：

Vs?V?L??V?1.36LSZL?100% （a）

泛点率＝KCFA? 对于一定的物系及一定的塔板结构，式中?V 、?l、Aa、K、CF 及ZL均为已知值，相应的eV＝0.1的泛点率上限值亦可确定，将各已知值代入上式，便得按泛点率＝80%计算如下：

Vs2.95?1.36Ls?0.5264806.85?2.95＝0.8

0.12?0.3291 22

整理得 0.060577311VS＋0.715904LS＝0.0315936 或 VS＝0.5215－11.818LS （1）

由式（1）知雾沬夹带线为直线，则在操作范围内任取若干个LS值，依式（1）计算出相应的VS值列于本例附表中。

表5 雾沬夹带线数据表

LS，m3/s VS, m3/s

0.0001 0.5203

0.00015 0.5197

0.003 0.4860

0.0045 0.4683

2.8.2 液泛线 联立以下三式：

hp=hc+hl+hδ Hd=hp+hL+hd Hd≤φ（HT+hW)

得 φ（HT+hW)＝hp+hL+hd＝hc+hl+hδ+hL+hd

由上式确定液泛线。忽略式中的hδ项，将以下五式代入上式，

?Vu02Hc=5.34

2?Lghl＝E0HL hL＝hW+hOW how=

L2.84×E(h)2/3

Lw1000hd?0.153(Ls2) lwh0得到：

2.843600Ls2/3?Vu02L2φ（HT+hW)＝5.34＋0.153(s)+(1+E0)[hW＋×E()]

2?LgLwlwh01000因物系一定，塔板结构尺寸一定，则HT、hW、hδ、lw、?V 、?l、E0、及?等均

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为定值，而u0与Vs 又有如下关系：

u0??4Vsd0N2

式中阀孔数N与孔径d0亦为定值。因此，可将上式简化为Vs与Ls的如下关系式：

aVs2 =b-cLs2 -dLs2/3

即 0.32583Vs2=0.1537－1828.4278Ls2 -1.11625Ls2/3 (2) 或 Vs2=0.47172－5611.6005Ls2 -3.4587Ls2/3

在操作范围内任取若干个Ls值，依式（2）计算出相应的Vs值列于以下附表中。

表6 液泛线数据表

Ls，m/s Vs，m/s

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0.0001 0.4642

0.0015 0.4138

0.003 0.3493

0.004 0.2948

2.8.3 液相负荷上限线

液体的最大流量应保证在降液管中停留时间不低于3－5s。依式知： 液体在降液管中停留时间 ?=

Af?HTLS=3-5s

求出上限液体Ls值（常数），在Vs－Ls图上，液相负荷上限线为与气体流量

Vs无关的竖直线。

以?=4s作为液体在降液管中停留时间的下限，则： （Ls）max =2.8.4 漏液线

对于F1型重阀，依计算F0＝u0?V=5,则： u0=5/?V Af?HT40.35?0.0278＝＝0.0024325 m3/s (3)

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又知 Vs?则得 Vs??4d02Nu0 d02N5 ?4?V式中d0、N、?V均为已知值，故可由此求出气相负荷Vs的下限值，据此作出与液体流量无关的水平漏液线。

以F0＝5作为规定气体最小负荷的标准， 则：Vs???5?52d02Nu0＝d02N＝(0.04)44＝0.1609 m3/s (4)

444?V2.952.8.5 液相负荷下限线

Lh2.84取堰上液层高度 how=×E()2/3

Lw1000计算出Ls的下限值，依此作出液相负荷下限线，该线为与气相流量无关的竖直线。

Lh2/32.840.006=×E()

Lw1000所以 Ls,min=0.0003924m3/s (5)

根据附表和（3）、（4）、（5）可分别作出塔板负荷性能图上的（1）、（2）、（3）、（4）、（5）共五条线，见图6。

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