武汉工程大学本科毕业设计
2.10.4第16块板下的气液相负荷计算
由已知数据可以推出第16层以下塔段热平衡，见图2.6和表2.25。
图2.6 第16层板塔段以下热平衡
表2.25 第16块板下的热平衡计算一览表 流量 kg/h 270000 5597 L 277176+L 30785 52612 186603 5597 L 277176+L
密度 （ρ20）/g/cm3 0.9362 — 0.9358 — 0.7334 0.8523 0.9943 — 0.9358 —
操作条件 压力/MPa 0.166 0.3 0.165 — 0.165 0.165 0.166 0.3 0.165 —
温度/℃ 421 420 286 — 313 313 414 313 313 —
焓，KJ/kg 汽相 — 3316 — — 923 — — 3054 958 —
液相 — — 697 — — 876 1048 — — —
热量 /KJ/h 312.69×106 18.56×106 697L
331.25×106+697L
28.41×106
46.09×106 195.56×106 17.09×106 958L
287.2×106+958L
物料
入
汽提蒸汽 方
内回流 合计
石脑油 出
重油 方
水蒸气
内回流 合计 柴油
进料
由热平衡，有：331.25×106+697L=287.2×106+958L 内回流 L=168774kg/h=168774/935.8=180.4m3/h
汽相总量n=293＋5597/18＋168774/266+311=1662 kmol/h 汽相负荷V=nRT/P=1662×8.314×（273.15＋313）/165=49086m3/h
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2.10.5第18块板下的气液相负荷计算
由已知数据可以推出第18层以下塔段热平衡，见图2.7和表2.26。
图2.7 第18层板塔段以下热平衡
表2.26 第18块板下的热平衡计算一览表 流量 kg/h 270000 5597 L 277176+L 30785 52612 186603 5597 L 277176+L
密度 （ρ20）/g/cm3 0.9362 — 0.9912 — 0.7334 0.8523 0.9943 — 0.9912 —
操作条件 压力/MPa 0.166 0.3 0.166 — 0.166 0.166 0.166 0.3 0.166 —
温度/℃ 421 420 414 — 421 421 414 421 421 —
焓，KJ/kg 汽相 — 3316 — — 1324 — — 3323 1264 —
液相 — — 1048 — — 1297 1048 — — —
热量 /KJ/h 312.69×106 18.56×106 1048L
331.2×106+1048L
40.76×106
68.23×106 195.56×106 18.58×106 1264L
323.13×106+1264L 物料
入
汽提蒸汽 方
内回流 合计
石脑油 出
重油 方
水蒸气
内回流 合计 柴油
进料
由热平衡，有：331.25×106+1048L=323.13×106+1264L 内回流 L=37593kg/h=37593/991.2=38.1m3/h
汽相总量n=293＋5597/18＋37593/286+311=1046kmol/h
汽相负荷V=nRT/P=1046×8.314×（273.15＋421）/166=36379m3/h
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2.11 全塔气液相负荷数据汇总如下表2.27：
表2.27 全塔气液相负荷数据一览表
板号 1 11 13 16 28
液相/ m3/h 143.3 124.0 54.01 180.4
38.1
气相/m3/h 35613 29805 28735 51211 51621
由上表2.27绘制全塔液相负荷图和全塔气相负荷图，见图2.8和图2.9：
图2.8全塔液相负荷图
图2.9 全塔气相负荷图
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第三章 常压塔尺寸计算和水力学计算
采用方案Ⅱ中第22层板作为计算依据。 已知：汽相流量为：
V＝S＋D＋M＋C＋L21
＝（8838.6＋1742.5）＋6945＋40405＋55558＋157992 ＝271481kg/h
液相流量：L＝L21＋Lc2＝157992＋131739＝289731kg/h 操作压力：P＝1.68atm 操作温度：t＝256℃ 液相密度：ρL＝811.4kg/m 液体表面张力：σ＝20dyn/cm 3.1物性数据计算： （1）汽相密度ρV: 由PV＝nRT得：ρV＝PM/RT M＝
58870.5262.4278691?18??98.5??154??200??227＝143 189018901890189018903
PM1.68?101325?143?10?3ρV＝＝5.53kg/m3 ?RT8.314?(273.15?256)（2）汽液相流率：
Vs＝271481/5.53＝49092m3/h＝13.64m3/s Ls＝L/ρL＝289731/811.4＝357m3/h＝0.0992m3/s 3.2 塔和塔板主要工艺尺寸计算： （1）塔径D：
初选板间距HT＝0.6m，取板上液层高度为0.12m，故： HT－hL＝0.6－0.12＝0.48m
?LS??V?S
???L???????V????1/2?0.0992??811.4???????13.64??5.53?1/2?0.088
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由史密斯关联图得：C20＝0.11 由于系统轻微起泡，取Ks＝0.95 由于所选板间距为0.6m，取K＝0.82 则安全系数C＝Ks·K＝0.95×0.82＝0.779 最大空塔气速： umax＝C?L??V811.4?5.53?0.10??1.21m/s ?V5.53u＝0.779 umax＝0.779×1.21＝0.94m/s D＝
4VS??u4?13.64?4.3m
??0.94按标准，塔径园整为4.4m，则空塔气速为0.90m/s。 （2）溢流装置：
采用双溢流，弓形降液管，不设进口堰，各项计算如下： ①、堰长lw：
取堰长lw＝0.5D，即lw＝0.5×4.4＝2.2m ②、出口堰高hw: hw＝hL－hOW，
采用平直堰，由lw/D＝0.5，
Lh3600?0.0992??49.7m 2.5lw2.22.5查液流收缩系数计算图，得E＝1.14
2.84?LhE?how＝
1000??lw????2/32.84?3600?0.0992???1.14??10002.2??2/3?0.096m
故hw＝0.12－0.096＝0.024m ③、弓形降液管宽度Wd和面积Af：
由lw/D＝0.5，查弓形降液管的宽度与面积图得，Wd/D＝0.068，Af/AT＝0.03，故： Wd＝0.068×4.4＝0.3m
Af＝0.03×πD2/4＝0.03×π×4.42/4＝0.46m2
计算液体在降液管中停留时间，以检验降液管面积，即：
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