化工原理课程设计15(3)

气相平均分子量：Mv= yaMa+(1-ya) Mb=37.78kg/kmol

ρb 979.92kg/m3

Ml

772.44kg/m3

MaXaMbXb

ρaρbpMv121.75 37.78

气相密度：ρv m 1.57kg/m3（气相视为理想气

RT8.314 （79.09+273.15）

液相密度：ρL 体）

液相流量：Ls

L ML264.816 35.18

3.35 10 3m3/s

3600 ρL3600 772.44V MV319.986 37.78

2.14m3/s

3600 ρV3600 1.57

气相流量：VS

Ⅱ、提馏段

提馏段平均温度：T提

TT' TW89.3 97.63

93.465℃ 22

3

3

查t-x-y图得 xa＝0.0356，ya＝0.2386 ，ρa=718.67kg/m，ρb=975.52kg/m 液相平均分子量：Ml’=XaMa+(1-Xa) Mb=19.02 kg/kmol

气相平均分子量：Mv’= yaMa+(1-ya) Mb= 24.71kg/kmol 液相密度：ρL'

Ml'

946.42kg/m3

MaXaMbXb

ρaρb

pmMv'121.75 24.71

0.987kg/m3（气相视为理想RT8.314 (93.465 273.15)

气相密度：ρv' 气体）

液相流量： Ls'

L' ML'480.826 19.02

2.68 10 3m3/s

3600 ρL'3600 946.42

气相流量： VS'

V' MV'335.986 24.71

2.34m3/s

3600 ρV'3600 0.987

4.3.2液相表面张力的确定：

塔顶液相表面张力：

TD=78.18℃, ζa =17.4 mN/m ,ζb=62.4mN/m

ζ1 Xaζa (1 Xa)ζb=0.88*17.4+(1-0.88)*62.4=22.8mN/m

进料板液相表面张力：

TF=82.46℃, ζa=17.0mN/m, ζb=61.6mN/m

ζ2 Xaζa (1 Xa)ζb=0.25*17.0+0.75*61.6=50.45mN/m

塔底液相表面张力：

Tw=97.63℃，ζa=15.6mN/m，ζb=58.7mN/m

ζ3 Xaζa (1 Xa)ζb=0.01*15.6+0.99*58.7=58.27mN/m

ζ1 ζ2

36.63mN/m 2ζ3 ζ2

提馏段平均液相表面张力： ζ提 54.36mN/m

2ζ3 ζ1

全塔平均液相表面张力： ζ 40.54mN/m

2

精馏段平均液相表面张力： ζ精

4.3.3 液体平均粘度计算

lgμm Xilgμi

塔顶液体粘度:

TD=78.18℃,μA=0.4397mPa s,μB=0.3641mPa s

lgμm1 Xilgμi 0.88 lg0.4397 0.12 lg0.3641 0.3667 μm1 0.43mPa s

进料板液体粘度：

TF 82.46 C, μA=0.4126mPa s,μB=0.3442mPa s

lg m2 Xilg i 0.25 lg0.4126 0.75 lg0.3442 0.4435 m2 0.36mPa s

塔底液体粘度：

TW 97.63 C, A mPa s, μB=0.2869mPa s

lg m3 Xilg i 0.01 lg0.3321 0.99 lg0.2869 0.5416 m3 0.29mPa s

精馏段平均液相粘度：μ精 (μm2+μm1)/2=0.395mPa s 提馏段平均液相粘度：μ提 (μm2+μm3)/2=0.325mPa s 全塔平均液相粘度： μ

(μm1+μm3)/2=0.360mPa s

4.4塔径的确定

4.4.1精馏段

欲求塔径应先求出空塔气速 u＝安全系数×umax

（功能参数：

LS 0.0347 VS取塔板间距HT=0.45m，板上液层高度h1 70mm 0.07m， 那么分离空间：H

T- h1=0.45-0.07=0.38m

（从史密斯关联图查得：C20 0.085，由于C C20

ζ0.2

） 0.098 20

umax 0.098 2.17 U=0.7umax=0.7*2.17=1.52m/s

D

1.34m 圆整得 D=1.4m 塔截面积：AT 空塔气速：u

4

D2

4

1.4 1.54m2

2

VS2.14

1.39m/s AT1.54

4.4.2提馏段

（功能参数

：

LS' 0.0355 VS'取塔板间距HT 0.45m，板上液层高度h1 70mm 0.07m，那么分离空间：

HT h1 0.45 0.07 0.38m

从史密斯关联图查得：C20' 0.082，由于C' C20'（

ζ0.2

）

0.0944 20

umax' 0.0944 2.92m/s U’=0.7umax'=0.7*2.92=2.05m/s

D

1.21m 圆整取 D' 1.2m 塔截面积：AT' 空塔气速：u

4

D'2

4

1.2 1.13m2

2

VS2.34

2.07m/s AT1.13

4.5塔有效高度

精馏

Z精 NP1 HT 43 0.45 19.35m

提馏段有效高度Z提 NP2 HT 4 0.45 1.8m

从塔顶开始每隔7块板开一个人孔，其直径为0.6米,开人孔的两块板间距取0.7米,所以应多加高(0.7-0.45)×6=1.5m

Z=Z精+Z提+1.5=22.65m

4.6整体塔高

(1)塔顶空间HD

取HD=1.6HT=0.72m加一人孔，直径0.6米,共为1.32m (2)塔底空间

塔底储液高度依停留4min而定

HL

LSη0.00268 4 60

0.57m AT1.13

取塔底液面至最下层塔板之间的距离为1m，中间再开一直径为0.6米的人孔

Hw 1 0.57 1.57m

(3)整体塔高H

Z HW HD 22.65 1.32 1.57 25.54m

5.塔板主要工艺参数确定 5.1溢流装置

选用单溢流弓形管降液管，不设进口堰,采用凹形受液盘。

5.1.1堰长lw

取堰长lw＝0.66D＝0.66 1.4＝0.924m

5.1.2出口堰高hw

Lh0.00335 3600 14.7 E 1.02

(lw)2.5(0.924)2.5

hw＝hL－how 其中how

2.84 Lh

E 1000 lw

23

Lh 3600 0.00335 12.06m3/h，Lh' 3600 0.00268 9.648m3/h

得how=0.016m ，how’= 0.014m取hL 0.08m

hw 0.08 0.016 0.064m h w ' 0.08 0.014 0.066mhL hL hw how 0.064 0.016 0.08m

5.1.3弓形降液管宽度Wd和面积Af

lw

0.66查图知 DAfAT

0.072

Wd

0.13 D

Af 0.072 1.54 0.11088m2

Wd 0.13 1.4 0.182m验算液体在

降液管内停留时间

θ

AfHT0.11088 0.45

14.89s 5sLS0.00335

θ'

AfHT0.11088 0.45

18.62s 5sLS'0.00268

停留时间 >5s 故降液管尺寸可用。

5.1.4降液管底隙高度h0

h0

LS0.00335

，取u0' 0.2m/s，则h0= 0.018m lwu0'0.924 0.2

hW h0 0.064 0.018 0.046m 0.006m，故降液管底隙高度设计合理选用凹形受

液盘，深度h'w 50mm

5.2塔板布置及筛孔数目与排列

5.2.1塔板的分块

D≥800mm，故塔板采用分层，查表塔板分为4块。

5.2.2边缘区宽度确定

取WS WS' 0.07m，WC 0.05m

5.2.3开孔区面积Aa计算

Aa 2[r

2 1xrsin] 2 r

D

Wc 0.7 0.05 0.65m2 D

x Wd Ws 0.7 0.182 0.07 0.448m

2Aa=0.74m2

5.2.4筛孔计算及其排列

物系无腐蚀性，选用δ=3mm碳钢板，取筛孔直径d0 5mm。 筛孔按正三角形排列，取孔中心距t为筛孔数目n为n

t 3d0 3 5 15mm

1.155Aa1.155 0.74

3800个 22

t0.015d20.0052

开孔率为θ=0.907（0） 0.907（） 10.1%

t0.015

气体通过阀孔的气速: 精馏段u0

VS2.14 28.63m/s A00.101 0.74

VS'2.34 31.31m/s A00.101 0.74

提馏段u0'

6.筛板的力学检验 6.1塔板压降

6.1.1干板阻力hc计算

由d0/δ=1.67查图得C0=0.772 精馏段：hc 0.051

vu 21.5728.632

() 0.051 () 0.14m液柱 lC 772.440.772 v u 20.98731.312

() 0.051 () 0.087m液柱

l C 94 …… 此处隐藏：3580字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……