苯—甲苯混合液篩板精餾塔設計課程(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 面張力的計算： 由 ℃?Dt ，查手冊，得 ??? mmNA? ， ??? mmNB? 1, ??????? mmNmDL? 進料板液相平均表面張力的計算： 由 ℃?Ft ，查手冊，得 ??? mmNA? ， ??? mmNB? 1, ??????? mmNmFL? 塔釜液相平均表面張力的計算： 由 ℃?Wt ，查手冊，得 ??? mmNA? ， ??? mmNB? 1, ??????? mmNmWL? 精餾段液相平均表面張力為： ????? mmNmL? 提餾段液相平均表面張力為： ?????? mmNmL? 第 19 頁 共 52 頁 (5) 液體平均粘度計算 液相平均黏度依下式計算，即： ?? iiLm x ?? lglg 塔頂液相平均粘度的計算： 由 ℃?Dt ，查手冊，得 sm P aA ?? ? ， sm P aB ?? ? ， 3 2 4 1 5 , ????mDL? ， 得 sm P amDL ?? ,?， 進料板液相平均粘度的計 算： 由 ℃?Ft ，查手冊，得 sm P aA ?? ? ， sm P aB ?? ? ， 2 9 5 8 4 , ????mFL? ， 得 sm P amFL ?? 2 9 ,?， 塔釜液相平均粘度的計算： 由 ℃?Wt ，查手冊，得 sm PaA ?? ? ， sm P aB ?? ? ， 0 2 7 4 2 , ????mDL? ， 得 sm P amDL ?? ,?， 精餾段液相平均粘度為： SmPmL ???? ? ， 提餾段液相平均粘度為： SmPmL ????? ? 第 20 頁 共 52 頁 精餾塔的塔體工藝尺寸計算 (1) 塔徑的計算 對于精餾過程，由于精餾段和提提餾段的氣、液相符合及物性數據不同，故設計中兩段的塔徑應分別計算。 （一） 精餾段 精餾段的氣、液相體積流率為： ??????? smVMVmmVVS ? ??????? smLMLmmLLS ? 由VVLCu ? ?? ???m a x 式中 C 由式 20 20 ??????? LCC ?計算，其中 20C 由史密斯關系圖查取，圖的橫坐標為： 0 4 3 6 0 3 6 0 00 0 3 2121 ?????????????? ? ???????????VLhhVL ?? 取板間距 mHT ? ，板上液層高度 mhL ? ，則： mhH LT ???? 查史密斯關系圖得 ?C ????????????????? LC ? 1m a x ????????? smCuVVL ? ?? 取安全系數為 ，則空塔氣數為： 1m a x ?????? smuu 第 21 頁 共 52 頁 muVD s ????? ? （二） 提餾段 提餾段的氣、液相體積流率為： ??????????? smMVVmmVVS ? ???? ??????? smMLLmmLLS ? 取板間距 mHT ?? ，板上液層高度 mhL ?? ，則： mhH LT ?????? 史密斯關系圖橫坐標為： 2121 ?????????????? ? ???????????VLhhVL ?? 查史密斯關系圖得 ??C ??????????????? ???? LC ? 1m a x ??????? ??????? smCuVVL ? ?? 取安全系數為 ，則空塔氣數為： 1m a x ???????? smuu muVD s ???????? ? 綜上 ，按標準塔徑圓整后為 mD ? ， 塔截面積為： 222 8 8 mDA T ???? 精餾段空塔氣數 ????? smAVuTs 提餾段空塔氣數 ??????? smAVuTs 第 22 頁 共 52 頁 (2) 精餾塔有效高度的計算 精餾段有效高度為： mHNZ T )112(1 ?????? ）（精精 提餾段有效高度為： mHNZ T )111(1 ?????? ）（ 提提 在進料板上方開一人孔，其高度為 ，故精餾塔 的有效高度為： 9 .2 ??????? 提精 ZZZ 塔板主要工藝尺寸的計算 （一） 精餾段 (1) 溢流裝置的計算 因塔徑 mD ? ，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。各項計算如下： ① 堰長 wl ： 取 mDl w ???? 。 ② 溢流堰高度 wh ： 由 owLw hhh ?? ，選用平直堰，堰上液層高度 owh 由式 321 0 0 ??????????? Whow lLEh計算， 近似取 1?E ，則 mhow 32 ??????? ???? 取板上清液層高度 mhL ? ， 故 mhhh owLw ????? 。 ③ 弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA ： 由 ?Dlw ，查弓形降液管參數圖，得 ?TfAA ， ?DWd ， 第 23 頁 共 52 頁 則 mW f 1 4 7 2 ??? ， mW d 1 9 2 ??? 驗算液體在降液管中停留時間： ssL HAh Tf ??? ????? 故降液管設計合理。 ④ 降液管底隙高度 0h ： 取降液管底隙高度 10 ??? smu ，則 mulLh wh 00 ??? ??? mmhh w 0 0 1 3 4 ????? 故降液管底隙高度設計合理。 選用凹形受液盤，深度 mhw ?? (2) 塔板布置 ① 塔板的分塊。因 mD ? ，故塔板采用分塊式。塔板 分為 4 塊。 ② 邊緣區寬度確定： 取 mWW ss ??? ， mWc ? ③ 開孔區面積計算。開孔區面積按式 ?????? ??? ? RxRxRxA a 1222 s i n1802 ?計算 其中 mWWDxsd )()(2 ??????? mWDR c . 82 ????? 故 21222 ) i (2 mA a ???????? ? 第 24 頁 共 52 頁 ④ 篩孔計算及其排列 由于苯和甲苯沒有腐蝕性，可選用 mm3?? 碳鋼板，取篩孔直徑 mmd 50 ? 。篩孔按正三角形排列，取孔中心距 t 為： mmdt 15533 0 ???? 篩孔數目 n 為 ： 22 ???? t An a 開孔率為 ： %) ()( 2200 ?????? tdAA a 氣體通過篩孔的氣速為： 100 smAVAVuass ???????? （二） 提餾段 （ 1） 溢流裝置的計算 ① 堰長 wl? ：取 mDl w ????? 。 ② 溢流堰高度 wh? ： mh ow 32 ??????? ????? 取板上清液層高度 mhL ?? ， 故 mhhh owLw ???????? 。 ③ 弓形降液管寬度 dW? 和截面積 fA? ： 由 ?? Dlw ，查弓形降液管參數圖，得 ??TfAA ， ??DWd ， 則 mA f 2 5 2 ???? ， mW d ???? 第 25 頁 共 52 頁 驗算液體在降液管中停留時間： ssL HAh Tf ??? ???? ???? 故降液管設計合理。 ④ 降液管底隙高度 0h? ： 取降液管底隙流速 10 ????? smu ，則 mulLh wh 00 ??? ??????? mmhh w 0 0 0 3 3 ??????? 故降液管底隙高度設計合理。 選用凹形受液盤，深度 mhw ??? (2) 塔板布置 塔板布置與精餾段相同， 氣體通過篩孔的氣速為： 100 smAVAVuass ?????? ???? 篩板的流體力學驗算 （一） 精餾段 (1)塔板壓降 ① 干板阻力 ch 計算。干板阻力由 20021 ??????????? CughLVc ??計算： 由 ???d ，查 干篩孔的流量系數 圖得 第 26 頁 共 52 頁 ?C ， 故 mCugh LVc 12 12200 ?????????????????????? ?? ② 氣體通過液層的阻力 lh 計算 氣體通過液層的阻力 Lh 由下式計算，即 Lhh ??1 smAA VufTsa ?????? )]/([ 21210 mskguF Vma ????? ? 查充氣系數關聯圖得 ?? ， 故 mhh L 0 3 7 ???? ? ③ 液體表面張力的阻力 ?h 計算 液體表面張力所產生的阻力 ?h 由下式計算，即： mgdh L L 30 ??? ???? ?? ?? 氣體通過每層塔板的液柱高度 ph 按下式計算： mhhhh cp 0 2 0 ??????? ? 氣體通過每層塔板的壓降為： K p aPaghp Lpp ??????? ? (2) 液面落差 對于篩板塔，液面落差很小，且本設計的塔徑和液流量均不大，故可忽略液 面落差的影響。 第 27 頁 共 52 頁 (3) 液沫夾帶 液沫夾帶按下式計算： 氣液氣液 kgkgkgkghHueLTaLV/ 3???????? ?????????????? ??? ????故液沫夾帶量 Ve 在允許的范圍內。 (4) 漏液 對篩板塔，漏液點氣速 可由以下公式計算： ? ?10m i )(/????????????smhhCu VLL ??? 實際氣速 m / usmu ?? 穩定系數為 m i n,00 ???? uuK 故在本設計中無明顯漏液 。 (5) 液泛 為防止塔內發生液泛，降液管內液層高 dH 應服從下式的關系，即： )( wTd hHH ?? ? 苯 — 甲苯物系屬一般物系，取 ?? ，則 ： mhH wT 2 2 2 )0 4 ()( ?????? 而 dLpd hhhH ??? 塔板不設進口堰 ， dh 可由下式計算，即： ? ? muhl lhwsd 00 15 22020?????????????? 第 28 頁 共 52 頁 0 1 5 ????dH )( wTd hHH ?? ? ， 故在本設計 中不會發生液泛現象 。 （二） 提餾段 (1)塔板壓降 ① 干板阻力 ch? 計算。 ?C ， mCughLVc 12 1 2200 ??????????????????? ??????? ?? ② 氣體通 過液層的阻力 lh 計算 氣體通過液層的阻力 Lh 由下式計算，即 Lhh ???? ?1 smAA VufTsa ?????? ??? )]/([ 21210 mskguF Vma ???????? ? 查充氣系數關聯圖得 ??? ， 故 mhh L 0 3 ??????? ? ③ 液體表面張力的阻力 ?h? 計算 mgdh L L 30 ??? ???? ??? ?? ?? mhhhh cp ??????????? ? K p aPaghp Lpp ?????????? ? (2) 液面落差 本設計可忽略液面落差的影響。 第 29