精馏塔的设计

6.精馏塔的塔体工艺尺寸计算1）塔径的计算精馏段的气﹑液相体积流量为VS=V×MVm/(3600×ρVm)=165.46×80.09/（3600×2.87）=1.282m3/sLS=L×MLm/(3600×ρLm)=68.48×84.69/（3600×849.14）=0.0019m3/s式中C由式（5-5）计算，其中的C20由图5-1查取，图的横坐标为(LS/VS)×(ρL/ρV)1/2=(0.0019/1.282)×(849.14/2.87)1/2=0.0255取板间距HT=0.45m，板上层液高度为hL=0.05m，则HT-hL=0.45-0.05=0.40m查116页图5—1得，C20=0.084C=C20(σL/20)0.2=0.084(21.471/20)0.2=0.085umax=0.085×849.14-2.87/2.87（）=1.46m/s取安全系数为0.65，则空塔气速为u=0.65×umax=0.65×1.46=0.949m/sD=SV/u4（）=1.282/4940.9（）=1.311m按标准塔径圆整后为D=1.4m。塔截面积为2T221.4/4=1.5A=D/39m4=（）实际空塔气速为u=1.282/1.539=0.832m/s2）精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为Z精=（N精-1）HT=（6-1）×0.45=2.25m提溜段有效高度为Z提=（N提-1）HT=（14-1）×0.45=5.85m在进料板上方开一人孔，其高度为0.9m。故精馏塔的有效高度为Z=Z精+Z提+0.9=9m7.塔板主要工艺尺寸的计算1）溢流装置计算因塔径D=1.4，可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。各项计算如下。（1）堰长lw取lw=0.66D=0.66×1.4=0.924m（2）溢流堰高度hwwLowh=h-h选用平直堰，堰上液层高度how由式（5-7）计算，即2/3owhwh=2.84/1000EL/l（）（）近似取E=1，则2/3owh=2.84/10000.0019/0.924=0.0113600（）（）取板上清液层高度hL=60mm，则wh=0.06-0.011=0.049m（3）弓形降液管宽度Wd和截面积Af故lw/D=0.66，查图5—7的fTA/A=0.0722dW/D=0.124故2d1.5390.111.4=0.0.07220.0722W=0.124D=0.1216m473fTmAA依式（5-9）验算液体在降液管中的停留时间，即3600/36000.110.45/(0.00193600)26.055fThAHLss故降液管设计合理（4）降液管底隙高度h0'00/(3600)hwhLlu取'0u=0.08m/s,则0w00.00193600/(36000.9240.08)=0.0257mh-h=0.049-0.0257=0.0233m0.006hm故降液管底隙高度设计合理选用凹形受液盘，深度为'wh50mm2)塔板布置（1）塔板的分块因D≧800mm，故塔板采用分块式。查表5-3得，塔板分为3块（2）边缘区宽度确定取Ws=Ws'=0.065,Wc=0.035（3）开孔区面积计算开孔区面积A按式（5-12）计算，即222aA=2(x+rarcsin(/)/180)rxxr其中/2()1.4/2(0.17360.065)0.4614/21.4/20.0350.665dscxDWWmrDWm故22222(0.46140.6650.46140.665arcsin(0.4614/0.665)/180)1.12aAm⑷筛孔计算及其排列本例所处里的物系无腐蚀性，可选用3mm的碳钢板，取筛孔直径04dmm筛孔按正三角形排列，取孔中心距t为033412tdmm筛孔数目n为2201.155/1.1551.12/0.0128983nAt开孔率为2200.907(/)0.907(0.004/0.012)0.101dt气体通过阀孔的气速为00/1.282/(0.1011.12)11.33/suVAms8.筛板的流体力学验算1）塔板压降（1）干板阻力hc由式（5-19）计算，即2000.051(/)(/)cVLhuc由0/4/31.33d,查图5—10得，0c=0.790，故20.051(11.33/0.790)(2.87/849.14)0.0355chm液柱（2）气体通过液层的阻力h1计算气体通过液层的阻力h1由式（5-20）计算，即11/21/20/()1.282/(1.5390.11)0.896/0.8962.871.52/()LasTfhhuVAAmsFkgsm查图5-11，得0.591()0.59(0.049+0.011)0.0354Lhhhwhowm液柱（3）液体表面张力的阻力hσ计算液体表面张力所产生的阻力hσ由式（5-23）计算，即-3LL0=4/gd=421.47110/849.149.810.005=0.0021mh（）（）液柱气体通过每层塔板的液柱高度hP可按下式计算，即c1+h+h=0.0355+0.0354+0.0021=0.073mphh气体通过每层塔板的压降为ppLp=hg=0.073849.149.81=608.09Pa0.7kPa2）液面落差对于筛板塔，液面落差很小，且本例的塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。3）液沫夹带液沫夹带量由式（5-24）计算，即63.25.710()aVLTfueHh2.52.50.050.125fLhhm故63.235.7100.896()0.012/0.1/21.471100.400.125Vekgkgkgkg液气液气故在本设计中液沫夹带量e在允许范围内。4）漏液对筛板塔，漏液点气速u0，min可由式（5-25）计算，即00=4.4c(0.00560.13)/LLVminhhu，=4.40.79(0.00560.130.050.0021)849.14/2.875.979m/s实际孔速0011.33/minumsu，稳定系数为0011.33/5.9791./89minKuu，1.5故在本设计中无明显漏液5）液泛为防止塔内发生液泛，降液管内液层高dH应服从式（5-32）的关系，即()dTwHHh苯—氯苯物系属一般物系，取=0.5()=0.50.45+0.049=0.2495mTwHh（）而Ld=++hdpHhh板上不设进口堰，hd可由式（5-30）计算，即'22doh=0.153u0.1530.080.001（）mLd=++h=0.073+0.06+0.001=0.134mdpHhh()dTwHHh故在本设计中不会发生液泛现象