《化工原理》課程設(shè)計(jì)報(bào)告

設(shè)計(jì)題目：苯■氯苯分離過(guò)程板式精儲(chǔ)塔

學(xué)院**學(xué)院

專業(yè)&&

班級(jí)2

學(xué)號(hào)KL*ri*riw

姓名((((

指導(dǎo)教師&&&&

2014-09-14

設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)：苯一氯苯精儲(chǔ)塔設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)題目

要求：試設(shè)計(jì)一座苯一氯苯連續(xù)精翎塔，要求產(chǎn)晝純度為99.8%的氯苯3.0噸/小時(shí),

塔頂流出液中含氯苯不得高于2席,原料液中含氯苯3胱（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)），其他條件

見(jiàn)下面（二）至（五）。

另外，在確定一些自選操作參數(shù)或結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)（如進(jìn)料狀況、回流比、冷卻水出口

溫度、板間距等），應(yīng)選取兩個(gè)不同數(shù)值（產(chǎn)生兩種局部或整體方案），進(jìn)行適當(dāng)比

較分析，確定優(yōu)選方案，以便建立經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保等設(shè)計(jì)意識(shí)。主要內(nèi)容見(jiàn)下頁(yè)

（六）。

（二）操作條件

（1）塔頂壓力4kPa（表壓）

（2）進(jìn)料熱狀況自選

（3）回流比R=l.6Rmin

（4）塔底加熱蒸汽壓強(qiáng)0.5MPa（表壓）

（5）單板壓降＜0.7kPa

（三）塔板類型

塔設(shè)備型式為板式塔（錯(cuò)流篩板塔）

（四）設(shè)備工作日

每年300天，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行

（五）廠址

選在天津地區(qū)

（六）設(shè)計(jì)內(nèi)容

1設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介

2精偏塔的物料衡算

3精偏塔塔板數(shù)確定

4精福塔工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)計(jì)算

5精儲(chǔ)塔主要工藝尺寸（塔高、塔徑及塔板結(jié)構(gòu)尺寸）計(jì)算

6精微塔的流體力學(xué)驗(yàn)算

7精偏塔塔板的負(fù)荷性能圖

8精錨塔輔助設(shè)備選型與計(jì)算

9設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表

10帶控制點(diǎn)的生產(chǎn)工藝流程及精微塔的主體設(shè)備條件圖

11設(shè)計(jì)總結(jié)和評(píng)述

一、設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介

本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是分離苯-氯苯的板式精儲(chǔ)塔，基本流程是原料由管道運(yùn)送到原料罐之

后，由泵打入精儲(chǔ)塔，其間要經(jīng)過(guò)一個(gè)原料預(yù)熱器，從塔頂出來(lái)的組分由管道通過(guò)冷凝器之

后，一部分作為產(chǎn)品輸送到產(chǎn)品罐，i部分回流作為塔內(nèi)的下降液體；塔底的部分液體在經(jīng)

過(guò)再沸器氣化之后成為塔內(nèi)上升蒸汽，部分液體存在塔底，一部分液體由管道流出作為氯苯

的產(chǎn)品，并由泵輸送至氯苯儲(chǔ)罐。其中冷凝器的冷卻水可以采用自來(lái)水，原料可以使用塔底

液體進(jìn)行預(yù)熱，再沸器的加熱蒸汽來(lái)自鍋爐房。

采用篩板塔，飽和液體進(jìn)料（q=l）,塔頂?shù)睦淠捎萌淠?，塔底間接加熱的方式，

常壓精微。

二.精儲(chǔ)塔物料衡算

1.原料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品含苯的摩爾分率

苯和氯苯的相對(duì)摩爾質(zhì)量分別為78kg/kmol和112.5kg/kmol。

xF—0.7018

x”=0.9860

%=0.002881

2.料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品的摩爾流率

根據(jù)對(duì)于產(chǎn)量的要求：產(chǎn)量3.0噸/時(shí)，可計(jì)算出塔底出料W-3000kg/h

F=D+W

根據(jù)物料的質(zhì)量衡算方程：｛一

xvF=x1）D+x*

從任務(wù)書(shū)中獲得的去的質(zhì)量分?jǐn)?shù)X尸0.62,初=0.98,Xu=0.002,以及之前計(jì)算的

W=3000kg/h帶入上方程解得：F=8150kg/h；D=5150kg/h

而且經(jīng)查:M（氯苯）=112.5g/mol,M（苯）=78g/mol

將所有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為以物質(zhì)的量為單位之后得：

F=92.31kmol/h

9,D=65.63kmoHh

W=26.69kmol/h

三、塔板數(shù)的確定

1.理論塔板數(shù)NT的求取

苯一氯苯物系屬于理想物系，可采用梯級(jí)圖解法（M.T法）求取NT，步驟如卜：

（1）根據(jù)苯-氯苯的用平衡數(shù)據(jù)，利用泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方程求取圖

依據(jù)公式X=（p,-"）/（〃；一〃力，y=pAx/plt將所得計(jì)算結(jié)果列表如下:

表1苯-氯苯不同溫度下相平衡數(shù)據(jù)

溫度，（C）8090100110120130131.8

P；x不760102513501760225028402900

(1/0.11

氯苯148205293400543719760

3)kPa

兩相摩X10.7150.4680.2840.1420.0310

爾分率y10.9580.8310.6550.4210.1140

本題中，塔內(nèi)壓力接近常壓（實(shí)際上略高于常壓），而表中所給為常壓下的相平衡數(shù)據(jù),

因?yàn)椴僮鲏毫ζx常壓很小，所以其對(duì)x?y平衡關(guān)系的影響完全可以忽略。

由表中數(shù)據(jù)繪制出x?p圖，如下圖圖一所示：

圖1苯.氯苯x?y相平衡圖

(2)確定操作的回流比R

1、純組分的飽和蒸汽壓P"和溫度t的關(guān)系：InP'=A-——

t+C

查表得：

表2苯與氯苯的關(guān)系式相關(guān)數(shù)值

分類ABC

名稱

苯15.90082788.51-52.36

5.常壓編服.3kPa)5苯-氯母聃7g液相斗衡數(shù)據(jù)295.12-55.60

計(jì)算示例：取溫度t=90℃

2788.51

InPA"=15.9008>P；>=1020.9mmHg

90+273.15-52.36

3295.12

In瑤=16.0676/^=211.3mmHg

90+273.15-55.60

P-P；76Q-21L3=0.678p°10209

y=t工二740.678=0.911

P：T1020.9-211.3760

1020.9

=4.831

211.3

因此通過(guò)每一個(gè)不同溫度下的計(jì)算我們可以計(jì)算得到：

表3常壓下苯-氯苯氣液相平衡數(shù)據(jù)(P=760mmHg)

p;PB

溫度C/

(mm(inmHgXy。

Hg))

80.1759.956147.9911.00011.00005.135

85881.623177.0520.82740.95984.979

901020.932211.3480.67770.91044.831

1001350.413296.1610.44000.78184.560

1051543.140347.8450.34480.70014.436

1101756.275406.5470.26190.60524.320

1151991.160472.9330.18910.49544.210

1202249.160547.7000.12480.36934.107

1252531.654631.5740.06760.22514.008

13()2840.033725.3140.01640.06133.915

131.52937.804755.4760.00210.00803.889

再根據(jù)苯-氯苯氣液平衡相圖

①q線方程。因?yàn)椴捎门蔹c(diǎn)進(jìn)料，所以q=l,則Xq=XF=0.7018

②Yq的確定。由相圖中曲線，當(dāng)Xq二XF=0.7()18時(shí)，Yq=0.920()

(3)最小回流比Rmin和實(shí)際回流比R的確定

mm

XD=0.9860Xq=0.7018,Yq=0.9200

所以“箕噓黑黑"2

取R=1.6Rmin=1.6x0.302—0.483

(4)求精偏塔的氣液相負(fù)荷

L=RD=0.483x65.63=31.70kmol/hL=L+F=124.01kmol/h

V=(R+l)D=1.483x65.63=97.33kmol/hV=V=97.33kmol/h

(5)求操作線方程

精微段操作線：y=——x+'^-=().326x+0.665

'R+lR+1

,L.W.

提福段操作線：y=^rx--xvv=1.274JV-O.(XX)79()

(6)圖解法求理論板層數(shù)

精W

讀

煤

作

線

漁

汽

面

平

稅

對(duì)

角

稅

陰戈

現(xiàn)

-1系列7

系列8

—系列9

一?—系列

10

—摳朝

圖2圖解法求理論塔板數(shù)

如圖2所示，結(jié)果為：總理論板層數(shù)：NT=12（包括再沸器）

進(jìn)料板位置NF=6

2.實(shí)際塔板數(shù)NP

我們可以取全塔效率為52%

精儲(chǔ)段：N精=5/0.52=9.62k10塊提儲(chǔ)段：N提=7/0.52=13.46“14塊

四、塔的精僧段操作工藝條件及相關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算

L操作壓力

取每層塔板壓降為0.7kPa計(jì)算:

塔頂：PD=101.3+4=105.3kPa

加料板：pA.=105.3+0.7x10=112.3kPa

塔釜：Av=105.3+0.7x24=122.IkPa

精儲(chǔ)段平均壓強(qiáng)p,n=(105.3+112.3)/2=108.8kPa

提餡段平均壓強(qiáng)Pm=(112.3+122.1)/2=117.2kPa

2.操作溫度計(jì)算

經(jīng)查手冊(cè)得：

ABC

苯6.068321236.034-48.99

氯苯6.104161437.83-45.515

1、設(shè)TD=82.5℃,由lgps=A-B/(T+273.15+C)計(jì)算得:

p；=109.06kPaPB'=29.37kPa

s

KA=-^-=109.06/108.8=1.002

Pm

s

KB=-^-=29.37/117.2=0.250

Pm

ZK=1.002x0.986+0.25x0.014=0.9915

區(qū)降七一1卜0.0085<10一2

故塔頂泡點(diǎn)溫度為82.5C.

2、設(shè)TF=90℃,計(jì)算得：

s

p；=135.83kPapB=40.55kPa

KA=PA$/Pm=1.248

KB=PB'/pm=0.372

ZKE=1.248X0.7018+0.372X0.2982=0.991

區(qū)此項(xiàng)一1卜0.009〈ICT2

故進(jìn)料板溫度為90℃

3、設(shè)TW=125℃,計(jì)算得:

p1=370.16kPa=118.17kPa

KA=p//pm=3.158

J

KB=PB/Pm=1.008

￡K凡=3.158x0.00288+1.008x0.99712=1.009

-l|=9xlO-3<10-2

故塔釜溫度為125C,

3.平均摩爾質(zhì)量計(jì)算

塔頂：y=X/,=0.986,查相平衡圖得玉=0.937

MVDm=0.986x78+(1-0.986)x112.5=78.48kg/kinol

MLDm=0.937x78+(1-0.937)x112.5=80.17kg/kmol

加料板：由圖一得：=0.920

查相平衡圖得：x/=0.702

M=0.920x78+(1-0.920)x112.5=80.76kg/kmol

MIJ)m=0.702x784-(1-0.702)x112.5=88.28kg/kniol

塔釜：％=0.00288渣相平衡圖得：乃=().00556

MVFm=O.(X)556x78+(1-0.00556)x112.5=112.3kg/kmol

Mu)m=0.00288x78+(1-0.00288)x112.5=112.4kg/kmol

精微段：M%”=(78.48+80.76)/2=79.62kg/kmol

Mlm=(80.17+88.28)/2=84.22kg/kmol

提餡段：Mvm=(78,48+80.76)/2=79.62kg/kmol

MLm=(88.28+112.4)/2=100.34kg/kmol

4.平均密度計(jì)算

1、液相平均密度計(jì)算

PA=912.13-1.1886f

密度計(jì)算公式:

4=1124.4—1.0657,

塔頂:

3

plJ)A=912.13-1.1886/=912.13-1.1886x82.5=814.07kg/m

pu)H=1124.4-1.0657/=1124.4-1.0657x82.5=1036.48kg/m

1aAtaB_0.986,0.014

PiD.mPij).APIJ),B814.071036.48

=04”=816.52kg/m'

進(jìn)料板：

3

0/A=912.13-1.1886r=912.13-1.1886x90=805.16kg/m

3

P—B=1124.4-1.0657,=1124.4-1.0657x90=1028.49kg/m

1二%為二0.7020.298

五二-五二十五二-805.16—1028.49

nPIF,m=860.86kg/m

塔釜：

3

pLW<A=912.13-1.1886r=912.13-1.1886x125=763.55kg/m

3

pLWB=1124.4—1.0657f=1124.4-1.0657xl25=991.18kg/m

1_aAtaH_0.0028(0.9972

PLW.IHPLW.APLW.B763.55991.18

=>PLW,,,.=990.35kg/m-

精偏段：pLm=(816.52+860.86)/2=838.69kg/m^

3

提儲(chǔ)段：pLj?=(860.86+990.35)/2=925.6lkg/m

2、汽相平均密度計(jì)算

108.8x79.62

精儲(chǔ)段:%=2.89kg/m3

RTm8.314x(273+86.25)

-〃，，，%’.，“117.2x79.62...

提±n儲(chǔ)w?段Ea：p=-------：—=----------7--------------r=o2n.9/14kg/m

vmtn

RTm8.314x(273+107.5)

5.液體的平均表面張力

塔頂：當(dāng)t=82.5℃時(shí)，查得：aUl)A=21.00mN/mcr?D-Z.B=25.97mN/m

crDni=0.986x21.00+0.014x25.97=21.07mN/m

進(jìn)料板：當(dāng)t=90℃時(shí)，查得：(yFA=19.21niN/m(yFB=24.44mN/m

aF?,=0.702x19.21+0.298x24.44=20.77mN/m

塔釜：當(dāng)(=125℃時(shí)，查得：awA=15.5mN/mawH=20.74mN/m

bw.,”=0.00288X15.5+0.99712x20.7=20.68mN/m

精偏段：*=(21.07+20.77)/2=20.92niN/m

提儲(chǔ)段：q”=(20.77+20.68)/2=20.73mN/m

6.液體的平均粘度

查化工原理附錄，可以得到各溫度下的相應(yīng)數(shù)據(jù)

塔頂：當(dāng)1=82.5℃時(shí),〃八=0.272mPa-sd=0425mPa?s

lg〃3m=0.986.0.272+0.014lg0.425

解得：〃皿”=。?274mP-s

加料板：當(dāng)t=90℃時(shí),〃八=0.265mPa-s=0.356mPas

\gjnLEni=0.702lg0.265+0.2981g0.356

解得：〃"M=0.289mP?s

塔釜：當(dāng)t=125℃時(shí),4A=0.194mPa-s/JH=0.259mPa-s

lg//nv=0.00288lgO.194+0.99712lg0.259

解得：-s

精微段：jLilm=(0.274+0.289)/2=0.282mPa?s

提儲(chǔ)段：=(0.289+0.258)/2=0.274mPa-s

五、精儲(chǔ)段的塔徑及塔板工藝尺寸計(jì)算

L塔徑計(jì)算

L=RD=0.483x65.63=31.70kmoVhL=L+F=124.0Ikmol/h

V=(R+l)D=1.483x65.63=97.33kmol/hV=V=97.33kmol/h

氣液相體積流率:

恤,”97.33x79.62

匕==0.744m3/s

3600/V,”3600x2.89

LM.31.70x84.22

L=-------tn=0.0()()884m5/s

53600小-3600x838.69

(,\(\0-50.000884X3600Y838.69Y5

LsPL

則:0.774x3600X2.89；=0.019

、匕八%?

選塔板間距凡?二800mm及板上液層高度%二80mm,則:

HT—hL=0.8—0.0S=0.72m查Smiih通用關(guān)聯(lián)圖得C2。=0.145

負(fù)荷因子C=02o(六)=0.146泛點(diǎn)氣速：

/蟲(chóng)=C《?-PvYPv=0.1467(838.69-2.89)/2.89=2.483m/s

取安全系數(shù)為0.7,則空塔氣速為：〃=0.7〃max=L738nVs

,-------I4x0744

塔徑D=J4V/mi=J————=0.738m

75V3.14x1.738

22

圓整取O=1000mm,塔截面積為AT=-x1.0=0.785m

4

0744

實(shí)際空塔氣速為u==0.947m/s.

0.785

2.精儲(chǔ)塔有效高度的計(jì)算

精福段的有效高度：Z精=（N精-1）HT=（10-l）x0.8=7.2m

提儲(chǔ)段的有效高度：Z提=（N提?1）HT=（14—l）x0.8=10.4m

精儲(chǔ)塔的有效高度：Z=Z精+Z提+0.8=18.4m（其中0.8為人孔的高度）

六、精館段的塔板工藝結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)與計(jì)算

1.溢流裝置計(jì)算

采用單溢流型的平頂弓形溢流堰、弓形降液管、平形受液盤(pán)，且不設(shè)進(jìn)口內(nèi)堰。

（1）溢流堰長(zhǎng)（出口堰長(zhǎng)）lw

取4=0.7。=0.7x1.0=0.7m

（）出口堰高兒.h=h,-h

2w?vL<ow

對(duì)平直堰，取E=l計(jì)算。則

0()()0884x36()()2/3

how=0.00284M4〃JJ0.00284x1x(,)=0.0069m

0.84

所以hw=0.08-0.0069=0.0731m

（3）號(hào)形降液管的寬度%和降液管的曲積A,

AW

由。/。=0.7,查化工原理書(shū)，得：—L=0.0975-^-=0.1505

ATD

2

即：W〃=0.181mAf=0.110m

那么液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間：

().11Ox().80x3600

O=AfHT/Ls=99.54s>5s（滿足要求）

J*,?0.000884x3600

（4）降液管的底隙高度兒

液體通過(guò)降液管底隙的流速一般為0.07?0.25m/s,取液體通過(guò)降液管底隙的流速

u'o=0.20iiVs,則有:

0.000884x3600

=0.00526m

3600x0.84x0.20

由于%一%=。-0731-0.00526=0.0678m>0.006m

故而本結(jié)果滿足要求。

選用凹型受液盤(pán)，深度%:=0.06m

2.塔板布置

1因D=5.0m,故塔板采用分塊式，查得塔板分為六塊。

2邊緣區(qū)寬度與安定區(qū)寬度的確定

邊緣區(qū)寬度匕：aWs=Ws=O.O75m

安定區(qū)寬度7[:取Wc=0.05m

3開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算

x=O/2-(％+W,)=號(hào)-(().181+0.075)=0.344m

10

R=D/2-W=--0.05=0.55m

2

A=2I-X\IR2-X2+—7?2sin-'-

“L180R」

=20.344V().552-0.3442+—x0.552sin-1--

_1800.55_

=0.704m2

4篩孔計(jì)算及其排列

取篩孔的孔徑=5mm,正三角形排列，篩板采用碳鋼，其厚度＜5=3mm,且取

t/do=3.0o故孑L心品巨Z=3x5=15mm。

，一片，用ygTTFMLI55A1.155x0.704”「人

母層塔板的開(kāi)孔數(shù)n=-----；---=---------,---=3614個(gè)

t20.0152

09070907

每層塔板的開(kāi)孔率8=(=專"=0.101(9應(yīng)在575%,故滿足要求)

每層塔板的開(kāi)孔面積4=似”

0744

氣體通過(guò)篩孔的孔速%=VJ4=——:----------=10.46m/s

"$。0.101x0.704

七、精鐳段的塔板上的流體力學(xué)驗(yàn)算

1.氣體通過(guò)篩板壓降

hp=%+%+%

1氣體通過(guò)干板的壓降兒

=0.05if22^I且工=().()322m

%=0.05

0.772J838.69

式中孔流系數(shù)C。由〃6=5/3=1.67查圖得出,Co=0.772。

2氣體通過(guò)板上液層的壓降力

h,=ft(hw+〃”“)=PhL=0.62x0.08=0.049m

式中充氣系數(shù)夕的求取如下：

氣體通過(guò)有效流通截面積的氣速(，對(duì)單流型塔板有:

=0.729m/s

Ar-A.1.13-0.110

動(dòng)能因子/=露師=0.729拉前=1.2419/2/01//2）查化原書(shū)得夕=0.620

3氣體克服液體表面張力產(chǎn)生的壓降

%==0.0020m

pLgdo838.69x9.81x0.005

則氣體通過(guò)篩板的壓降（單板壓降）丸,和嘰為:

hp=hc+%+ha=0.0322+0.049+0.0020=0.083m

\pp=Pighp=838.69x9.81x0.083=682.88Pa<0.7kPa

滿足工藝要求

2.霧沫夾帶量的驗(yàn)算

5.7x105.7x1060.729

-3

HL/20.92xlO0.80-2.5x0.049

=0.000344kg液/kg氣<0.1kg液/kg氣(滿足要求)

式中：%=25%,，驗(yàn)算結(jié)果表明不會(huì)產(chǎn)生過(guò)量的霧沫夾帶.

3.漏液的驗(yàn)算

漏液點(diǎn)的氣速

3=4.4QJ(0.(X)56+0.13。一%反/外

=4.4x0.772V(0.(X)56+0.13x0.049-().0020)838.69/2.89

=5.78nVs

篩板的穩(wěn)定性系數(shù)K=—仁=蛆竺=1.81>1.5

%,min5.78

故本設(shè)計(jì)不會(huì)產(chǎn)生明顯液漏。

4.液泛的驗(yàn)算

為防止降液管發(fā)生液泛，應(yīng)使降液管中的清液層高度〃”《0（”『+九.）

苯-氯苯物系屬于一般物系，°=0.5,則0（HT+hw"0.5（0.80+0.0731）=0.436m

降液管中的清液層高度H（l=hp+hL+hd

22

其中hd=0.153w0=0.153x0.2=0.00612m

H,,=0.083+0.08-0.00612=0.169m

中（“7+熊）成立，故不會(huì)產(chǎn)生液泛。

八、精鐳段的塔板負(fù)荷性能圖

1.漏液線

〃。叫i“=4.4C°J(0.0056+053九一瓦"JP、.

"o.min-K.min/A)

min=4.4X0.772X0.101X0.704x

0.0056,0.130.0731^xlx(^)-

+-0.0020［幽”

2.89

整理得:

K.min=4.14j0.097Lf+。0148

在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)心值，依上式算出對(duì)應(yīng)的匕值列于下表:

A,m3/s

v0.0010.010.023

Vv,m7s0.5200.5750.623

依據(jù)表中數(shù)據(jù)作出漏液線（Do

2.液沫夾帶線

5.7x10-6

4二------

(THT-hf

式中：u=——=0.98Vh=0.0731m

/y卬w

2.84,3600Ls2/3

-----x1x(-)'=0.750LS

*10000.84

故而=25%=2.5(/z..+li.)=0.183+1.875LV3

JL\II</IV/J

2/3

HT-hf=0.617-1.875LS

3.2

5.7x10-60.98R

=0.05

20.92x10-30.617-1.875中

整理得：匕=3.21—9.754，3

在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)人值，依式上算出對(duì)應(yīng)的匕值列于下表:

￡$,m3/s0.0230.010.001

曝n?/s2.4212.753.112

依據(jù)表中數(shù)據(jù)作出霧沫夾帶線（2）。

3.液相負(fù)荷下限線

取平堰堰上液層高度（=0.006m作為最小液相負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，E才1.0。

，36（）（）〃*Y"

how=0.00284￡----------泗”=0.006

、4>

解得：4min=°?°°°7161m%

據(jù)此可作出與氣體流晟無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線（3）

4.液相負(fù)荷上限線

以夕=4s作為液體在降液管中停留時(shí)間的卜限

MM0.110x0.80八八23,

故血TLs.max=-----------------=°?（）22m/s

據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線（4）

5?液泛線

令凡”（%+如）

h

由Hd=%+4+%；P=也+%+ha;h}=%%=hw+how

聯(lián)立得:翻H-1）兒,=（尸+D*+hc+hd+ha

忽略心，將%與“，e與%兒與K的關(guān)系代入上式并整理得：

222/3

aVs=b-cLs-dLx

其中一些―42]=0.0583

(AG)(0.1O1X0.704XO.772)2<838.69；

b=(pHr+((p-fl-\)hw=().5x().8+(0.5-0.62-1)x0.0731=().318

._0.153_0.153

=47.17

(/J")?一(0.84x0.()678)2

3

=2.84x10-3EQ+2=2.84xlO_xlx(I+0.62)f=1.214

'40.84)

整理得：K2=5.455-809.0920.82L^/3

在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)人值，依式上算出對(duì)應(yīng)的匕值列于下表:

4,3T13/S0.0010.0150.023

K，n?/s2.3102.0011.828

依據(jù)表中數(shù)據(jù)可作出液泛線（5）

4

工5

漏液線

3

液相負(fù)

N5荷下限

(線

s

/液相負(fù)

g

m2荷上限

)

/

S線

A

L5--液沫夾

帶線

一液泛線

0.5精溜段

0

00.0050.010.0150.020.025

Ls/(m3/s)

圖3精儲(chǔ)段塔板負(fù)荷性能圖

在負(fù)荷性能圖中，作出操作線，由圖可看出該篩板的操作上限為液泛控制，下限為漏液

控制。查得:

33

V.'=2.488m/s\min=0.6440m/s

操作彈性定義為操線與界限曲線交點(diǎn)的氣相最大負(fù)荷《max與氣相允許最小負(fù)荷Kmin之

比，即:

操作彈性為3^=上2=3.85

Vmm0.644

九、提譙段的塔徑及塔板工藝尺寸計(jì)算

L塔徑計(jì)算

氣液相體積流率:

97.33x79.62

匕==()732m3/s

3600/y,”3600x2.94

IM：

124.01xl00.34=0()0373m3/s

3600夕3600x925.61

0.00373x3600Y925.6105

則:=0.0904

0.732x360()I2.94J

選塔板間距HT=800mm及板上液層高度hL=80mni,則:

HT-h.=0.8—0.08=0.72m查Smith通用關(guān)聯(lián)圖得C\)=0.141

0.2

負(fù)荷因子C=Cz。*=0.141泛點(diǎn)氣速:

"max=-pv)/pv=0.1417(925.61-2.94)/2.94=2.498m/s

取安全系數(shù)為0.7,則空塔氣速為：w=0.7wmax=1.748nVs

塔徑D=$4V：/砌=J4x0.732=0730m

“'V3.l4xl.748

22

AT=-xl.2=1.13m

圓整取0=12(X)mm,塔截面積為4

實(shí)際空塔氣速為〃=上()73*7=0.647m/s

1.13

2,精儲(chǔ)塔有效高度的計(jì)算

精微段的有效高度：Z^=(NM-I)HT=(10-1)X0.8=7.2m

提館段的有效高度：Z契=(N提-1)HT-(14-1)x0.8-10.4m

精微塔的有效高度：z=Z楂+Z提+0.8=18.4m（其中0.8為人孔的高度）

十、提儲(chǔ)段的塔板工藝結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)與計(jì)算

1.溢流裝置計(jì)算

1溢流堰長(zhǎng)（出口堰長(zhǎng)）lw

取.=0.70=0.7x1.2=8.4m

2出口堰IWJ尢hw=hL-hav

對(duì)平直堰，取E=1計(jì)算。則

%=0.00284他人產(chǎn)=0.00284x1x（竺絲"迎產(chǎn)=o.o180m

""'"0.84

所以=0.08-0.0180=0.062

3弓形降液管的寬度）匕/和降液管的面積從

由/“./O=0.7,查化工原理Pm圖5-7,得：=0.0975必=0.1505

ATD

2

即：=0.1806mAf=0.110m

液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間：

八4TT/T,0.110x0.80x3600dCU/田cm4、

6=A.H/L=--------------------------=23.59s>5s（滿足要求）

frv0.00373x3600

4降液管的底隙高度兒

取出）=0.2m/s

%=/?u-0.006=0.062-0.006=0.056m

選用凹型受液盤(pán)，深度〃w=0-（）6m

2.塔板布置

1因D=5.0m,故塔板采用分塊式，查得塔板分為六塊。

2邊緣區(qū)寬度與安定區(qū)寬度的確定

邊緣區(qū)寬度匕：Ws=Ws=O.O75m

安定區(qū)寬度匕：取Wc=0.05m

3開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算

x=D/2-(%+Wr)=--(0.181+0.075)=0.344m

io

R=D/2-W=--0.05=0.55m

2

4=21x^R--x2+—/?2sin-

"L18()R_

=20.344,0.552-O.3442十」Lx0.552sin-1”理

_1800.55_

=0.704m2

4篩孔計(jì)算及其排列

取篩孔的孔徑4,=5mm,正三角形排列，篩板采用碳鋼，其厚度3=3mm,且取

t!do=3.00故孔心距t=3x5=15mm。

每層塔板的開(kāi)孔數(shù)〃="5泠=L155x0704=3614個(gè)

t20.0152

()9070907

每層塔板的開(kāi)孔率9=成善=與吧=0.1()1(夕應(yīng)在5?15%,故滿足要求)

每層塔板的開(kāi)孔面積4="1.

0732

氣體通過(guò)篩孔的孔速uo=VJ4=—為f—=10.29m/s

°,°0.101x0.704

十一、提館段的塔板上的流體力學(xué)驗(yàn)算

1、氣體通過(guò)篩板壓降

hp=%+hi+九

(1)氣體通過(guò)干板的壓降兒

、2?/

j0.050294

4=0.051-=0.028m

C；

o)PL0.772925.61

式中孔流系數(shù)C。由乙/3=5/3=1.67查圖得出，C,=0.772。

2氣體通過(guò)板上液層的壓降力

充氣系數(shù)夕的求?。?/p>

氣體通過(guò)有效流通截面積的氣速〃,，對(duì)單流型塔板有:

匕0.732

Ua=0.717m/s

占一%1.13-0.110

動(dòng)能因子吃=與質(zhì)=0.71772^94=1.23Kg1/2/(s-m,/2)

查化原P115圖5-11得/=0.62

所以h,=p(hw+%)=phL=0.62x0.08=0.049m

3氣體克服液體表面張力產(chǎn)生的壓降

4(74x20.73x10-3

%=0.0018m

-925.61x9.81x0.005

則氣體通過(guò)篩板的壓降（單板壓降）%