天津大学化工原理课程设计(苯—氯苯精馏过程)(4)

2019-05-17 10:53

精馏段

hOW提馏段

2.84?0.0000849?3600???1???10000.28??2/3?0.00301m

hOW2.84?0.000288?3600???1???10000.28??2/3?0.00680m

取板上清液层高度hL?0.08m

故精馏段hW?hL?hOW?0.08?0.00301?0.07699m提馏段hW?hL?hOW?0.08?0.00680?0.07320m(3)弓形降液管宽度Wd和截面积Af

lW?0.6 DWAf?0.054d?0.114

DAT

查弓形降液管参数图得

Af?0.054AT?0.054?0.126?0.00680m2Wd?0.114D?0.114?0.4?0.0456m验算液体在降液管中停留时间 精馏段??3600AfHT3600?0.00680?0.4??32.038s?5sLh0.0000849?3600 3600AfHT3600?0.00680?0.4??9.444s?5s

Lh0.000288?3600提馏段??故降液管设计合理

(4)降液管底隙高度h0

精馏段取h0?hw?0.006?0.07699?0.006?0.07099m

提馏段取h0?hw?0.006?0.07320?0.006?0.06720m 选用凹形受液盘,深度hw/=0.05m

2、 塔板布置

(1)D<800mm,故采用整块式。 (2)边缘区宽度确定

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/W?Wss?0.07mWc?0.05m 精馏段和提馏段均取

(3)开孔区面积Aa的计算

πr2xsin?1) 按此式计算:Aa?2(xr?x?180r22D0.4?(Wd?Ws)??(0.0456?0.07)?0.0844m22其中 D0.4r??Wc??0.05?0.15m22x?π0.1520.0844sin?1)?0.0478m2 故Aa?2(0.08440.15?0.0844?1800.1522(4)筛孔计算及其排列

由于所处理的物系无腐蚀性,可选用??3mm碳钢板,取筛孔直径d0?0.003m 筛孔按正三角形排列,取孔中心距t为

t?3d0?0.009m

筛孔数目n为n?1.155Aa1.155?0.0276??394个 t20.009222?d??0.005?开孔率为??0.907?0??0.907???10.08%

t0.015????精馏段气体通过阀孔的气速为u0?Vs0.0587??12.182m/s?Aa0.1008?0.0478

Vs/0.0603提馏段气体通过阀孔的气速为u0???12.514m/s

?Aa0.1008?0.0478/七精馏塔塔板的流体力学验算

1、 塔板压降

(1)干板阻力

hc计算

干板阻力hc由下式计算

?u????hc?0.051?0??V??C0???L?

d3由0??1查干筛孔流量系数图得C0?0.810 ?314

2故精馏段

?u0???V??12.182??2.834?hc?0.051????0.051??????0.0379m

C?0.810862.55?????0??L?提馏段

22?u?????12.514??3.369?hc?0.051?0??V??0.051?????0.0434m

C?0.810945.75?????0??L?(2)气体通过液层的阻力hl计算

22气体通过液层的阻力hl由式hl??hL计算

精馏段ua?Vs0.0587??1.244m/sAT?Af0.054?0.00680

F0?1.2442.834?2.094kg1/2/?s?m1/2?查充气系数关联图,得??0.56 故hl?0.56?0.08?0.0448m

Vs/0.0603提馏段ua???1.278m/sAT?Af0.054?0.00680

/F0/?1.2783.369?2.345kg1/2/?s?m1/2?

查充气系数关联图,得??0.55 故hl/?0.55?0.08?0.044m (3)液体表面张力的阻力hσ计算

液体表面张力产生的阻力h?由下式计算,即

/4?L4?21.94?10?3精馏段hσ???0.00207m液柱

?Lgd0862.55?9.81?0.0054?L/4?20.45?10?3提馏段hσ?/??0.00193m液柱

?Lgd0945.75?9.81?0.005/

气体通过每层塔板的液柱高度hp可按下式计算,即

精馏段hp?hc?hl?hσ?0.0379?0.0448?0.00207?0.0847m液柱

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提馏段hp?hc?hl?hσ?0.0434?0.044?0.00193?0.0893m液柱 气体通过每层塔板的压降为

精馏段?P p?hp?Lg?0.0847?862.55?9.81?716.70Pa?0.8kPa(设计允许值)提馏段?P p?hp?Lg?0.0893?945.75?9.81?797.91Pa?0.8kPa(设计允许值)

2、 液面落差

对于筛板塔,页面落差很小,且本设计的塔径和流量均不大,故可忽略液面落差影响。 3、 液泛

为防止塔内发生液泛,降液管内液层高Hd应服从下式关系:

Hd???HT?hW?

苯-氯苯物系属一般物系,取??0.5,则

精馏段??HT?hW??0.5?(0.4?0.07699)?0.2398m 而Hd?hp?hL?hd

板上不设进口堰,hd可由下式计算,即

hd=0.153u/02?0.153?0.252?0.00956m液柱

Hd?0.0847?0.06?0.00956?0.1543m液柱

此时,

Hd???HT?hW?

提馏段??HT?hW??0.5?(0.4?0.07320)?0.2366m 而Hd?hp?hL?hd

板上不设进口堰,hd可由下式计算,即

hd=0.153u/02?0.153?0.252?0.00956m液柱

Hd?0.0893?0.06?0.00956?0.1589m液柱

此时,

Hd???HT?hW?

综上,在本设计中不会发生液泛现象。

4、 漏液

对筛板塔,漏液点气速u0,min可由下式计算,即

16

u0,min?4.4C0精馏段

?0.0056?0.13hL?hσ??L?V862.55?6.108m/s2.834

?4.4?0.810?0.0056?0.13?0.0448?0.00207?实际孔速u0?12.182m/s?u0,min 稳定系数为

K?u0u0,min?12.182?1.994,在1.5~2范围内

6.108u0,min?4.4C0提馏段

?0.0056?0.13hL?hσ??L?V945.75?6.264m/s3.369

?4.4?0.810?0.0056?0.13?0.044?0.00193?实际孔速u0?12.514m/s?u0,min 稳定系数为

K?u0u0,min?12.514?1.995,在1.5~2范围内

6.264故在本设计中无明显漏液。

5、 液沫夹带

液沫夹带量由下式计算,即

5.7?10?6?ua?eV???

?L?HT?hf?3.2hf?2.5hL?2.5?0.06?0.15m 5.7?10?6?1.244?故精馏段eV???21.94?10?3?0.40?0.15?5.7?10?6?1.278?提馏段eV???20.45?10?3?0.40?0.15?3.23.2?0.0441kg液/kg气<0.1kg液/kg气

?0.0516kg液/kg气<0.1kg液/kg气

在本设计中液沫夹带量eV在允许范围内。

八精馏塔塔板的负荷性能图

1、 漏液线

前已求得

17


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