苯-甲苯浮阀式精馏塔的计算与设计(编辑修改稿)

苯-甲苯浮阀式精馏塔的计算与设计(编辑修改稿)内容摘要：

tF  时，查《化学化工物性数据手册》得 333/ /,/mkgmkgmkgLFLFLBLA Tw= 时，查《化学化工物性数据手册》得 333/ 8 8 0 0 3 8 00 3 / 8 0,/ 8 0mkgmkgmkgLWLWLBLA 故精馏段平均液相密度为 3/ 0 52/ 9 1 3 mkg ）（精 提馏段平均液相密度为 3/ 8 82/ 8 9 6 mkg ）（提 液相平均表面张力的计算 有公式  iiLM  计算 塔顶液相平均表面张力计算 CtD  时，查《化学化工物性数据手册》得 mmNmmNmmNLD BA /)( /,/    进料板液相平均表面张力计算 CtF  时，查《化学化工物性数据手册》得 mmNmmNmmNLF BA /)( /,/    塔底液相平均表面张力 CtW  时，查 《化学化工物性数据手册》得 mmNmmNmmNLW BA /)( /,/    精馏段平均表面张力为 mmNL /)(  提馏段平均表面张力为 mmNL /)(  精馏塔主要工艺尺寸的计算 塔径的计算 气液相体积流量为 精馏段：smLMLsmMMVVMVLLSVVFVDVVS/ 0 5 2 /9 4 2/)(0 3 )(333 吉林化工学院化工原理课程设计 9 提馏段：smMLLsmMVVLLSVVS//333 则，精馏段由VVLCu   m a x ,C可由： mhHVLCCLTVLSSL,0 4 ) 0 5(9 4 )()20(2/132/20板上液层高度取板间距图的横坐标为：由史密斯关联图查得，求得，  则 mhH LT  , 图 [1] 查史密斯关联图得 C , )20 ()20( 20  LCC  smCCuVVL / 0 5m a x    取安全系数为 ，则空塔气速为 mVDsmuuS 0 9 4 / m a x塔径 按标准塔径圆整后为 D=1m 塔截面积为 222 7 8 mDAT   吉林化工学院化工原理课程设计 10 实际空塔气速为 smu / 1  同理提馏段：由史密斯关联图查得，图 的横坐标为： ) ( )( 2/132/1  VLSSVL 取板间距 ,TH 板上液层高度 mhL  ,则 mhH LT  ，查史密斯关联图得 C smCuCCVVLL/ 8 80 7 0 7 )20(0 8 )20(m a x20 取安全系数为 ，则 muVDsmuuS 7 / m a x塔径 按标准塔径圆整后 mD 1 塔截面积为 222 7 8 mDAT   实际空塔气速为： smAVuTS /9 9 8 7 7  精馏塔有效高度的计算 精馏段有效高度为 mHNZ T  ）（）（ 精精 提馏段有效高度为 mHNZ T  ）（）（ 提提 故精馏塔的有效高度为 : mZZZ  提精 塔板主要工艺尺寸的计算 溢流装置计算 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 Wl 取 ),(, mllDDmDl WWW  故 (2)溢流堰高度 Wh 精馏段：由 OWLW hhh  ,选用平直堰，堰上液层高度 3/2)( WhOW lLEh  近似取 E=1，则 mhOW 0 1 7 ) 3 6 0 02 1 (11 0 0 3/2  取板上层清液高度 mhL  ,则： mhhh OWLW 0 4 2 1 7  吉林化工学院化工原理课程设计 11 提馏段： mhOW 0 0 1 8 ) 3 6 0 (11 0 0 3/23   取 mhhhmh OWLWL 0 52 01 ,  (3)弓形降 液管高度 dW 和截面积 fA 精馏段：由 DlW ， 图 [5] 查弓形降液管的参数图得： mDWmAADWAAdTfdTf,2 验算液体在降液管中停留时间，即： ssLHA s Tf 3    故降液管设计合理 提馏段：因 mWWmAAmDD ddff ,0 6 2 ,1 2  故 则 ss 6 2 3   ，故降液管设计合理。 （ 4）降液管底隙高度 0h 取降液管底隙的流速 smuu /  ，则 精馏段：30300 3 4 2 0 3 hhmul LhWWh 吉林化工学院化工原理课程设计 12 提馏段： mulLhWh 300    故降液管底隙高度设计合理，选用凹形受液盘，深度 mmhW 50 塔板布置 本设计塔径 mDD 1 取阀孔动能因子 12FF ,则 精馏段孔速 smFuV/   取 型浮阀采用 Fmmdd ,3900  每层塔板上浮阀数目为： )(4 4 2020 udVN S 取边缘区宽度 mWC  ,破沫区宽度 mWS  计算塔板上的鼓泡区面积，即： 2222222ar c s i n180(2)(21)(2212)ar c s i n180(2mAWWDxmWDRrrxrxrxAaSdCa则其中 同理提馏段孔速 smFuV/   每层塔板上的浮阀数目为： 个1 0 5)0 3 (7 7 4 200udVN S 取边缘区宽度为 mWC  ，破沫区宽度 mWS  因 xxrrDD  ,则 故塔板上的鼓泡区面积 mAA aa  取孔心距 t=75mm，采用正三角形叉排绘制排列图的浮阀数 120NN 功能因数 ,则： 精馏段 :/120)(40102001VSuFsmNdVu 塔板开孔率为： %%100 uu 吉林化工学院化工原理课程设计 13 提馏段 : 7 /5 7 1 2 0)0 3 (7 9 40202002VSuFsmNdVu 塔 板开孔率为： %%100 uu 塔板流体力学校核 干板阻力 气体通过塔板的压强降相当的液柱高度，依据 hhhh LCP  计算塔板压降 精馏段： smuVOC/   因 01uuOC ，故： mguhLVC 04 3220   提馏段： smuVOC /   因  0uuOC ，故： mguhLVC 20  塔板清液层阻力，克服表面张力 fh 由于所分离的苯和甲苯混合液为碳氢化合物，可取充气系数  ，已知板上液层高度 mhh LL  ，所以 mhhhh LLll  则，精馏段 mhhh lCf 0 7 9 4 9  换算成单板压强降 K PaK PaghP Lfp 2 0 50 7 9   提馏段 mhhh lCf 0 7 9 4 9  换算成单板压降 K P aK P aghP ffp 1 8 80 7 9   淹塔（液泛） 为了防止发生淹塔现象，要求控制降液管中清液高度 )( WTd hHH  ，dLPd hhhH  单层气体通过塔板压降所相当的液柱高度： 精馏段： mhh fP  提馏段： mhh fP 0 7 9  液体通过降液管的压头损失： 精馏段： mhl Lh W Sd 42320 )()(    吉林化工学院化工原理课程设计 14 提馏段： mhlLhWSd 42320)0 (1 )(1     板上液层高度：精馏段 mhL  ，则 mH d 1 4 2 7 9 4   提馏段 mhL  ，则： mH d 3   取 , 已选定 mhhmHH WWTT 04 ,  则，精馏段 mhH WT 2 2 )0 5 8 ()(  )( WTd hHH   ,所以符合防止淹塔的要求 提馏段 mhH WT )()(  )(  WTd hHH  ,所以符合防止淹塔的要求。 物沫夹带 由公式：泛点率 = %1 0 0bFLSVLVSAKCZLV   板上液体流经长度： mWDZZ dLL  板上液流面积： 6 2 7 8 mAAAA fTbb  图 33 泛点负荷因数 [1] 则精馏段：取物性系数 K=，泛点负荷系数图查得 FC ，带入公式有： 泛点率 %% 3 F 提馏段：取系数 K=，泛点负荷系数图查得 FC 泛点率 吉林化工学院化工原理课程设计 15 %% 3 F 物沫夹带是指下层塔板上产生雾滴被上升气流带到上层塔板上的现象，物沫夹带将导致塔板效率下降。 为了避免物沫夹带过量，应使每千克上升气体中带到上层塔板的液体量控制在一定范围内 ，才能保证一定的生产能力和塔板效率。 物沫夹带量 Ve 应满足小于 (液 )/kg(干气体 )的要求。 对于大塔径泛点需控制在 80%以下，从以上计算的结果可知，其泛点率低于 80%，所以物沫夹带满足要求。 塔板符合性能图 物沫夹带线 泛点率 = %1 0 0bFLSVLVSAKCZLV  据此可做出负荷性能图的物沫夹带线。 按泛点率 80%计算： 精馏段   SS LV 整理得： SS LV  由上式可知物沫夹带线为直线，则在操作范围内取两个 SS VL 值，可算出 ： 表 31物沫夹带曲线表 1 )/3 smLS（ 0 )/( 3 smVS 提馏段。