稳定塔计算概要

11.1稳定塔（T101）设计1.1.1流体力学数据由Aspenplus模拟的T101塔的各塔板上的物性参数可知，选取塔板上气液相负荷最大的第28块塔板进行手工计算和校核；第28块板的流体力学数据如下：表4-3-1-1稳定塔（T101）第10块塔板流体力学数据液相流量m3/s气相流量m3/s液相密度kg/m3气相密度kg/m3液相黏度mPa•s液相表面张力mN/m0.1130.326593.99518.3060.1479.2281.1.2塔体工艺尺寸设计塔径：根据流量公式可算塔径，即uV4SDVVLCumax，其中的C由2.02020CC计算，C20可由史密斯关联图查得，图的横坐标为97.118.306593.995326.0113.02/12/1VLhhVL2图1-1-2-1史密斯关联图取板间距HT=0.8m，取板上液层高度hL=0.1m，则mhHLT7.01.08.0查图得C20=0.081，则066.020267.7081.0202.02.020LCCsmU/348.0462.1919.462-561.758066.0max，取安全系数0.7，则空塔气速smuu/2436.0348.07.07.0max所以mD21.32436.014.3965.14，按标准塔径圆整后mD4.3塔截面积为：2220746.94.3785.04mDAT实际空塔气速为smu/217.00746.9965.131.1.3塔板工艺尺寸设计（1）溢流装置计算本设计采用双溢流弓形降液管，不设进口堰；①堰长lw取堰长mDlW244.24.366.066.0②溢流堰高度Wh由WOLWhhh计算选用平直堰，堰上液层高度how由下式计算，即mmmlLEhWhOW121121.0244.23600174.01100084.2100084.23/23/2由前面已知板上清液层高度mmhL100，故：mmhhhOWLW51051.0019.007.0②弓形降液管宽度dW和截面积fA由66.0DlW，查图得072.0TfAA，124.0DWd所以20567.0785.0072.0mAfmmmWd124124.00.1124.0根据hTfLHA3600验算降液管停留时间，即ssLHAhTf523.836000031.045.00567.036003600，符合要求④降液管底隙高度h0降液管底隙高度是指降液管下端与塔板间的距离，降液管高度应小于出口堰高度，才能保证降液管底端有良好的液封，一般按下式计算：OWhOulLh3600，取smuO/15.04则mmmulLhOWhO31031.015.066.0360036000031.03600mmhhOW006.0020.0031.0051.0故降液管底隙高度设计合理（2）塔板布置①塔板的分块因为D≥800mm，采用分块式塔板，查下表得，塔板分为3块表4-3-3-1单溢流型塔板分块数塔径/mm800～12001400～16001800～20002200～2400塔板分块3456②边缘区宽度确定取破沫区宽度：mWWSS065.0，取边缘区宽度：mWC035.0③开孔区面积计算对于单溢流塔板，开孔区面积按下式计算，即rxrxrxAaarcsin1802222其中：mWWDxdS311.0124.0065.020.12mWDrC465.0035.020.12代入数据，得2222532.0465.0311.0arcsin465.0180311.0465.0311.02mAa④阀孔计算及其排列取阀孔动能因子100F，用下式求孔速smFuV/97.3344.610005所以，塔板上浮阀数为6097.3039.0785.0284.042020udVNS浮阀排列方式采用等腰三角形叉排，取同一横排的孔心距mmmt075.075，则可按下式估算排间距t，即mmmNtAat12012.0075.060532.0考虑到塔的直径比较大，必须采用分块式塔板，而分块式板的支撑与衔接也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距不宜采用120mm，因小于此值，取mmt100按mmt75，mmt100，等腰叉排重新排得阀数为64个。图4-3-3-1塔盘阀孔排列按N=64重算孔速及阀孔动能因数：6smu/71.364039.0785.0284.02034.9344.671.30F阀孔动能因数0F变化不大，仍在9～12范围内，设计合理塔板开孔率%10%10071.336.00uu1.1.4流体力学检验（1）塔板压降①干板阻力Ch先求smuVC/82.3344.61.731.73825.1825.10因为OCOuu，按下式计算ChmuhLOC043.0540.58871.39.199.19175.0175.0液柱②板上充液层阻力lhLOlhhO是反映板上液层充气程度的因数，称为充气因数，因为液相为环丁砜，所以取充气因数4.0O所以mhhLOl028.007.04.0液柱③液体表面张力所造成阻力h浮阀塔的h一般都很小，忽略不计所以，与气体流经一层浮阀塔板的压力降所相当的液柱高度为mhhhhlCP071.0043.0028.0液柱则单板压降PaghPLPP41081.9540.588071.07（2）液泛为了防止液泛现象的发生，要求控制降液管中清液层高度)(WTdhHHdH可用下式计算，即dLPdhhhH①与气体通过塔板的压力降所相当的液柱高度Ph，由前面计算所得，mhP071.0液柱②液体通过降液管的压头损失dh，因为不设进口堰，所以按下式计算，即mhlLhOWSd0035.0031.066.00031.0153.0153.022液柱③板上液层高度Lh：由前面选定板上清液层高度mhL07.0则：mHd145.00035.007.0071.0取5.0，又已选定mHT45.0，mhW051.0所以，mhHWT2505.0051.045.05.0WTdhHH，符合防止液泛的要求（3）雾沫夹带分别按以下两式计算泛点率：泛点率%10036.1bFLSVLVSAKCZLV泛点率%10078.0TFVLVSAKCVmWDZdL752.0124.020.1226716.00567.02785.02mAAAfTb取0.1K，由泛点负荷系数图查的126.0FC，将上述数据代入得8泛点率%8.38%1006716.0126.00.1752.00031.036.1344.6540.588344.6284.0泛点率%4.38%100785.0126.00.178.0344.6540.588344.6284.0根据以上两条式子算出泛点率都在80%以下，故雾沫夹带量能够满足要求1.1.5塔板负荷性能图（1）雾沫夹带线泛点率%10036.1bFLSVLVSAKCZLV按泛点率80%计算如下：8.06716.0126.00.1752.036.1344.6540.588344.6SSLV整理得SSLV87.965.0可知，雾沫夹带线为直线，在操作范围内任取两个Ls值，按照上式计算出相应的Vs值列于下表中；据此，可作出雾沫夹带线表4-3-5-1Ls/(m3/s)0.0020.010Vs/(m3/s)0.630260.60065（2）液泛线联立之前式子，可得3/2223600100084.21153.0234.5WSWOOWSLOVWTlLEhhlLguhH将式中各值代入，整理得3/222452.246.72736.0SSSLLV在操作范围内任取若干个Ls值，按上式计算出相应的Vs值列于下表中9表4-3-5-1Ls/(m3/s)0.0010.0030.0040.005Vs/(m3/s)0.57850.54100.53530.5197根据表中数据做出液泛线（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，根据下式知液体降液管内停留时间为～5s33600hTfLHA以s5作为液体在降液管中停留时间的下限，则smHALTfS/0051.0545.00567.053max（4）漏液线对于F1型重型阀，依5VOOuF计算，则VOu5，而VOOOSNdNudV54422以5OF作为规定气体最小负荷的标准，则smFNdNudVVOOOOS/1517.0344.6564039.0785.0443222min（5）液相负荷下限线取堰上液层高度mhOW006.0作为液相负荷下限条件，根据下式计算Ls的下限值006.03600100084.23/2minWSlLE3600184.21000006.02/3minWSlLsm/00056.0360066.0184.21000006.032/310负荷性能图如下：图4-3-5-1非芳烃蒸馏塔（T104）负荷性能图由图可得，气相负荷上限（VS）max=0.51m3/s，气相负荷下限（VS）min=0.15m3/s所以，操作弹性4.315.051.01.1.6设计计算结果非芳烃蒸馏塔（T104）设计计算结果见下表：表4-3-6-1非芳烃蒸馏塔（T104）设计计算结果项目符号单位备注气相流量VSm3/s0.284液相流量LSm3/s0.0031实际塔板数N块17板间距HTm0.45塔径Dm1.0塔板液流形式--单溢流型溢流装置溢流管型式--弓形11堰长lWm0.66堰高hWm0.051溢流堰宽度Wdm0.124降液管底隙高度h0m0.031边缘区宽度Wcm0.035安定区宽度Wsm0.08板上清液层高度hLm0.07孔径d0mm39孔中心距Tmm75孔数N孔64开孔面积A0m20.532开孔率ϕ%10.0阀孔气速u0m/s3.71稳定系数K-1塔板压降hPkPa0.41液体在降液管内停留时间S8.23气相最大负荷（Vs）maxm3/s气相最小负荷（Vs）minm3/s操作弹性3.41.1.7塔附件设计（1）接管①进料管管径计算如下：FFuVD4，取smuF/20，则mmmD156156.02014.3383.04查标准系列取mm6168②塔顶蒸汽出料管管径计算如下：12取出口气速smu/20，mmmD218218.036002014.360291.26884查系列标准取mm13245③回流管管径计算如下：取smuR/0.2，则mmmD53053.036000.214.3107.54查系列标准取mm5.360④塔釜出料管管径计算如下：取smuW/0.2，则mmmD43042.036000.214.345.104查系列标准取mm5.350⑤塔釜进气管取气速smu/20，则mmmD131131.02014.3269.04查系列标准取mm5.4140（2）筒体和封头①筒体设计压力MpaPPW24.02.02.12.1设计温度175℃=15+t=t最高选用钢材Q345R，由