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文檔簡介
1、<p><b> 目 錄</b></p><p> 前言.................................................................................................................................................1</p><
2、;p> 流程的確定及設計方案................................................................................. ...............................1</p><p> 1. 加料方式..........................................................
3、............................. ....................................1</p><p> 2. 塔頂冷凝方式............................................................................. ......................................1<
4、/p><p> 3. 回流方式............................................................................. ..............................................1</p><p> 4. 加熱方式.......................................
5、......................... ...........................................................1</p><p> 5. 操作壓力........................................................................................................
6、....................1</p><p> 第一章 塔板的工藝設計...............................................................................................................2</p><p> 第一節(jié) 精餾塔全塔物料衡算.................
7、..............................................................................2</p><p> 第二節(jié) 基本數(shù)據(jù)..............................................................................................................
8、.....2</p><p> 1.2.1 各種定性溫度.......................................................................................................2</p><p> 1.2.2 密度............................................
9、....................... ........ ........ ........ ........................3</p><p> 1.2.3 表面張力............................................................... ........ ........ .............................
10、4</p><p> 1.2.4 粘度................................................................... ........ ........ ........ ........ ...............7</p><p> 1.2.5 相對揮發(fā)度..................................
11、...................... ........ ........ ................................8</p><p> 1.2.6 實際回流比的確定.............................................. ........ .......................................8</p>&
12、lt;p> 1.2.7 氣液相體積流量...................................................... ........ .................................10</p><p> 第三節(jié) 理論塔板的計算............................................................ ...
13、..... ...............................10</p><p> 1.3.1 理論塔板數(shù).............................................................. ........ ........ ........................10</p><p> 1.3.2 實際塔板數(shù)......
14、........................................................ ........ ........ ........................11</p><p> 第四節(jié) 塔徑的初步設計............................................................ ........ ...............
15、................12</p><p> 第五節(jié) 溢流裝置........................................................................ ........ ........ ......................13</p><p> 1.5.1 堰長.........................
16、.............................................. ........ ........ ........ ..................13</p><p> 1.5.2 降液管的寬度和橫截面.................................... ................................................14
17、</p><p> 1.5.3 降液管底隙高度.......................................................... ........ .............................14</p><p> 第六節(jié) 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列..............................................
18、...................................15</p><p> 1.6.1 浮閥的數(shù)目與排列............................................................... .............................15</p><p> 第二章 塔板的流體力學計算...............
19、...................................................... ........ ......................16</p><p> 第一節(jié) 氣體通過浮閥塔板的壓降.................................................. ..................................16</p&
20、gt;<p> 第二節(jié) 淹塔(液泛).................................................................. ........ ........ ....................18</p><p> 第三節(jié) 霧沫夾帶........................................................
21、............ ........ ........ ........ .................19</p><p> 第四節(jié) 塔的負荷性能圖...................................................... ........ .....................................20</p><p> 2
22、.4.1 霧沫夾帶線............................................................ ........ ........ ..........................20</p><p> 2.4.2 液泛線................................................................ ......
23、.. ........ ........ .....................20</p><p> 2.4.3 液相負荷上限.................................................... ........ .......................................21</p><p> 2.4.4 液相負荷下限...
24、.................................................... ........ ....................................21</p><p> 2.4.5 漏液線................................................................ ........ ........ .....
25、... .....................21</p><p> 2.4.6 作圖................................................................. ........ ........ ........ ........................22</p><p> 第三章 塔附件設計...........
26、...................................................... ........ ........ ........ ........................24</p><p> 第一節(jié) 接管................................................................... ........ ......
27、.. ........ ..........................24</p><p> 3.1.1 進料管................................................................... ........ ........ ........ ..................24</p><p> 3.1.2 回流管.
28、............................................................... ........ ............. .........................25</p><p> 3.1.3 塔釜出料管........................................................ ........ ......
29、.. ..............................25</p><p> 3.1.4 塔頂蒸汽出料管................................................ ........ .......................................25</p><p> 3.1.5 塔釜進氣管................
30、...................................... ........ .........................................26</p><p> 3.1.6 再沸器接管...................................................................... ........ ........ ......
31、..........26</p><p> 3.1.7 法蘭的選擇........................... ........ ........ ...........................................................26</p><p> 第二節(jié) 筒體與封頭.......................... ........
32、 ........ ................................................................26</p><p> 3.2.1 筒體............................. ........ ........ ........ ........................................................
33、....26</p><p> 3.2.2 封頭.............................. ........ ........ ........ ...........................................................27</p><p> 第三節(jié) 除沫器..................................
34、. ........ ........ ........ ......................................................27</p><p> 第四節(jié) 裙座....................................... ........ ........ ........ .......................................
35、...............28</p><p> 第五節(jié) 吊柱.......................................... ........ ........ ........ ........ ..........................................28</p><p> 第六節(jié) 人孔......................
36、....................... ........ ........ ........ ................................................29</p><p> 第七節(jié) 補強.............................................. ........ ........ ........ ........ .......
37、...............................29</p><p> 第四章 塔的總體高度......................................... ........ ........ ........ ............................................30</p><p> 4.1 塔頂部空間高度HD...
38、............................... ........ ........ .................................................30</p><p> 4.2 進料板高度HF............................................ ........ ........ ......................
39、..........................30</p><p> 4.3 設置有人孔的塔板間距HP............................. .............................................................30</p><p> 4.4 封頭高度H1...........................
40、............................ ........ ........ ........ ................................30</p><p> 4.5 裙座高度H2............................................................... ........ ........ ........ ......
41、..................30</p><p> 4.6 塔底空間高度HB................................................... ........ ........ ....................................30</p><p> 4.7總高度H...........................
42、..................................... ........ ........ ........ ........ ....................30</p><p> 第五章 塔所受的載荷....................................................... ........ ........ ........ ........
43、......................31</p><p> 第一節(jié) 重力載荷....................................................... ........ ........ ........ ..............................31</p><p> 5.1.1 筒體重量.................
44、.............................................. ........ ........ ...........................31</p><p> 5.1.2 塔板重量.......................................................... ........ ........ ................
45、................31</p><p> 5.1.3 保溫層重量.................................................. ........ ........ ....................................31</p><p> 5.1.4 扶梯與平臺...........................
46、................... ........ ........ ........................................31</p><p> 5.1.5 塔總重估算............................................ ........ ........ ..........................................3
47、1</p><p> 第二節(jié) 風載荷...................................................... ........ ........ ........ ...................................32</p><p> 第六章 塔的其它附屬設備...................................
48、....... ........ ........ ............................................32</p><p> 第一節(jié) 原料預熱器的選擇.................................... ........ ...................................................32</p>&l
49、t;p> 第二節(jié) 泵的選取.................................................. ........ ........ ........ ...................................33</p><p> 第三節(jié) 冷凝器和再沸器...................................... ........ ......
50、...............................................33</p><p> 課程設計小結................................................................ ........ ........ ........ ........ ..........................34</p>&
51、lt;p> 參考文獻........................................................................ ........ ........ ........ ........ ........ .................35</p><p><b> 前 言</b></p><p>
52、塔設備是化學工業(yè),石油化工,生物化工,制藥等生產(chǎn)過程中廣泛采用的傳質(zhì)設備。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸構件的結構形式,可分為板式塔和填料塔兩大類。</p><p> 板式塔為逐級接觸式氣液傳質(zhì)設備,塔內(nèi)設置一定數(shù)量的塔板,氣體以鼓泡形式或噴射形式通過塔板上的液層,正常條件下,氣相為分散相,液相為連續(xù)相,氣相組成呈階梯變化,它具有結構簡單,安裝方便,壓降低,操作彈性大,持液量小等優(yōu)點,被廣泛的使用。</p>&
53、lt;p> 本設計的目的是分離乙醇—水混合液,且處理量較大,故選用板式塔。</p><p> 流程的確定及設計方案</p><p><b> 1. 加料方式</b></p><p> 加料方式共有兩種:高位槽加料和泵直接加料。</p><p> 采用泵直接加料,結構簡單,安裝方便,而且可以引入自動控制系統(tǒng)
54、來實時調(diào)節(jié)流量及流速。故本設計采用泵直接加料。</p><p><b> 2. 塔頂冷凝方式</b></p><p> 甲醇與水不反應,且容易冷凝,故塔頂采用全凝器,用水冷凝。塔頂出來的氣體溫度不高,冷凝后的回流液和產(chǎn)品無需進一步冷卻,選用全凝器符合要求。</p><p><b> 3. 回流方式</b></p
55、><p> 回流方式可分為重力回流和強制回流。</p><p> 本設計處理量較大,所需塔板數(shù)多,塔較高,為便于檢修和清理,回流冷凝器不適宜塔頂安裝,故采用強制回流。</p><p><b> 4. 加熱方式</b></p><p> 加熱方式分為直接蒸氣和間接蒸氣加熱。直接蒸氣加熱在一定回流比條件下,塔底蒸氣對回流
56、液有稀釋作用,從而會使理論塔板數(shù)增加,設備費用上升。故本設計采用間接蒸氣加熱方式。</p><p><b> 5. 操作壓力</b></p><p> 乙醇和水在常壓下相對揮發(fā)度相差比較大,因此在常壓下也能比較容易分離,故本設計采用常壓精餾。</p><p> 第一章 塔板的工藝設計</p><p> 第一節(jié) 精
57、餾塔全塔物料衡算【1】</p><p> 已知:乙醇摩爾質(zhì)量——,水摩爾質(zhì)量——</p><p> 則原料液組成(摩爾分數(shù),下同)</p><p><b> 塔頂組成</b></p><p><b> 塔底組成 </b></p><p> 原料液的平均摩爾質(zhì)量<
58、;/p><p><b> 進料量</b></p><p><b> 由物料衡算式: </b></p><p> 其中D為塔頂產(chǎn)品流量(kmol/h),W為塔釜殘液流量(kmol/h)</p><p> 聯(lián)立解得:D=163.67 kmol/h, W=743.69 kmol/h</p>
59、<p><b> 第二節(jié) 基本數(shù)據(jù)</b></p><p> 1.2.1 各種定性溫度</p><p> 表1 乙醇—水平衡數(shù)據(jù)【2】</p><p> 利用表1中數(shù)據(jù),采用內(nèi)差法計算求得以下溫度:</p><p><b> 進料溫度 得</b></p><
60、;p> 同理求得:塔頂溫度tD = 78.437℃,塔底氣相溫度tW = 97.170℃</p><p><b> 則精餾段平均溫度</b></p><p><b> 提餾段平均溫度</b></p><p><b> 1.2.2 密度</b></p><p>
61、表2 不同溫度乙醇—水的密度【2】</p><p> 對于混合液體的密度(其中a為質(zhì)量分率)【3】</p><p> 對于混合氣體的密度 (其中M為平均摩爾質(zhì)量)</p><p> (1)精餾段:t1=81.589℃</p><p><b> 液相組成 得 </b></p><p>&
62、lt;b> 氣相組成 得</b></p><p> 則:液相平均摩爾質(zhì)量ML1=0.23671×46.069+(1-0.23671)×18.015=24.656 kg/kmol</p><p> 氣相平均摩爾質(zhì)量MV1=0.54600×46.069+(1-0.54600)×18.015=33.332 kg/kmol</
63、p><p><b> 由表2數(shù)據(jù) </b></p><p><b> 得 </b></p><p><b> 得</b></p><p><b> ?。?)提餾段</b></p><p> t2=90.955℃</p&
64、gt;<p><b> 液相組成 得 </b></p><p><b> 氣相組成 得 </b></p><p> 則:液相平均摩爾質(zhì)量ML2=0.056129×46.069+(1-0.056129)×18.015=19.590 kg/kmol</p><p> 氣相平均摩爾質(zhì)
65、量MV2=0.32320×45.069+(1-0.32320)×18.015=27.082 kg/kmol</p><p><b> 由表2數(shù)據(jù) </b></p><p><b> 得 </b></p><p><b> 得</b></p><p>
66、 1.2.3 表面張力【1】</p><p> 二元有機物—水溶液表面張力可用下列各式計算: </p><p><b> 公式: </b></p><p><b> 注: </b></p><p> 式中下角標,分別代表水、有機物及表面部分,指主體部分的摩爾分數(shù),指主體部分的摩爾體
67、積,分別為純水,有機物的表面張力,q值決定于有機物的型式及分子大小。對于醇類有機物,q值為碳原子個數(shù),所以對于乙醇—水體系,。</p><p> 表3 不同溫度乙醇—水的表面張力【2】</p><p><b> (1)精餾段:</b></p><p> 乙醇表面張力: 得</p><p> 水表面張力:
68、 得</p><p><b> 因為 所以</b></p><p><b> 聯(lián)立方程組 </b></p><p><b> 代入求得: </b></p><p><b> 得 </b></p><p><b>
69、; ?。?)提餾段:</b></p><p> 乙醇表面張力: 得</p><p> 水表面張力: 得</p><p><b> 聯(lián)立方程組 </b></p><p><b> 代入求得: </b></p><p><b> 得 &
70、lt;/b></p><p><b> 1.2.4 粘度</b></p><p> 表4 不同溫度乙醇—水的粘度【2】</p><p> 表5 不同溫度水的粘度【2】</p><p> 利用內(nèi)差法求得精餾段與提餾段平均溫度下乙醇與水的粘度:</p><p> t1=81.589℃&
71、lt;/p><p><b> 得</b></p><p><b> 得</b></p><p><b> 則精餾段粘度</b></p><p> t2=90.955℃</p><p><b> 得</b></p>
72、<p><b> 得</b></p><p><b> 則提餾段粘度</b></p><p> 1.2.5 相對揮發(fā)度【4】</p><p><b> (1)精餾段</b></p><p><b> 由,得,</b></p>
73、;<p><b> 所以</b></p><p><b> (2)提餾段</b></p><p><b> 由,得,</b></p><p><b> 所以</b></p><p> 1.2.6 實際回流比的確定</p>
74、<p> ?。?)最小回流比【4】</p><p> 由表1數(shù)據(jù)做得乙醇-水平衡曲線如下:</p><p> 圖1 平衡曲線x-y</p><p> 由圖可知此平衡曲線為非正常曲線,塔中各段相對揮發(fā)度相差較大,故采用圖解法計算最小回流比及理論塔板數(shù)。</p><p> 從點向平衡曲線與q線交點b延伸,交y軸于點(0,0.
75、43007),該點即為最小回流比條件下精餾段操作線的截距,即</p><p> ?。?) 實際回流比【4】</p><p> 在實際操作中,一般取最小回流比的1.1~2.0倍作為實際回流比。在本設計系統(tǒng)中,對設備費用和操作費用進行計算如下:</p><p> 取R/Rmin 1.2~2.5分別計算R、Xd/(R+1),CAD作圖得到塔板數(shù)N,再計算設備費用和操作
76、費用N(R+1),作實際回流比-費用曲線圖,取費用最小時的R為實際回流比,計算如表6、圖2。</p><p> 表6 實際回流比-費用數(shù)據(jù)</p><p> 經(jīng)過核算得到實際回流比</p><p> 1.2.7 氣液相體積流量</p><p><b> (1)精餾段</b></p><p>
77、; 液相摩爾流量L=RD=1.4481×163.67=237.01 kmol/h</p><p> 氣相摩爾流量V=(R+1)D=(1.4481+1)×163.67=400.68 kmol/h</p><p><b> 液相質(zhì)量流量</b></p><p><b> 氣相質(zhì)量流量</b><
78、/p><p><b> 液相體積流量</b></p><p><b> 氣相體積流量</b></p><p><b> (2)提餾段</b></p><p> 本系統(tǒng)為泡點進料,q=1,則</p><p> 液相流量L’=L+qF=237.01+9
79、07.36=1144.4 kmol/h</p><p> 氣相流量V’=V=400.68 kmol/h</p><p><b> 液相質(zhì)量流量</b></p><p><b> 氣相質(zhì)量流量</b></p><p><b> 液相體積流量</b></p>
80、<p><b> 氣相體積流量</b></p><p> 第三節(jié) 理論塔板的計算</p><p> 1.3.1 理論塔板數(shù)【4】</p><p> 本系統(tǒng)平衡線為非正常曲線,故采用圖解法求理論板數(shù)。</p><p><b> 精餾段操作線方程:</b></p>&l
81、t;p><b> 提餾段操作線方程:</b></p><p> CAD作圖如下所示:</p><p><b> 圖3 理論塔板數(shù)</b></p><p> 分別在圖中做出兩條操作線,在平衡線與操作線之間畫階梯,從圖中看出,共得到理論板數(shù)NT=8(包括再沸器),加料板在第6塊板。即NT精=5塊,NT提=3塊&l
82、t;/p><p> 1.3.2 實際塔板數(shù)【1】</p><p> 已知O’connell公式——塔板效率,其中α為平均相對揮發(fā)度,μL為平均粘度。</p><p><b> (1)精餾段</b></p><p><b> 故取</b></p><p><b>
83、 ?。?)提餾段</b></p><p><b> 故取</b></p><p> 則全塔所需實際塔板數(shù)NP=12+6=18塊,加料板在第13塊板</p><p><b> 全塔效率</b></p><p> 第四節(jié) 塔徑的初步設計【1】</p><p>
84、 塔內(nèi)氣液流量已知,則塔徑與塔內(nèi)氣液流速有關。求流速有經(jīng)驗式:</p><p> 其中ρ為平均密度,C為負荷因子。C值可由Smith關聯(lián)圖查得:在關聯(lián)圖中,橫坐標為;參數(shù)H=HT-hL反映液滴沉降空間高度對負荷因子的影響(HT為板間距,hL為板上液層高度)。對于常壓塔,hL一般取0.05~0.08m,本設計取0.07m。根據(jù)估算表,由于塔徑為1600,故H1取0.45m。</p><p&g
85、t;<b> ?。?)精餾段</b></p><p> 由于Smith關聯(lián)圖橫坐標最小為0.02>0.016055,故用公式計算:</p><p> 代入H=0.38、LV=0.016055得C20=0.07681</p><p><b> 對C作修正:</b></p><p> 則
86、 u1=0.7umax=1.547m/s</p><p><b> 所以</b></p><p> 經(jīng)過圓整D1=1600mm</p><p><b> 橫截面積</b></p><p><b> 空塔氣速</b></p><p><b
87、> ?。?)提餾段</b></p><p><b> 橫坐標</b></p><p> 查Smith關聯(lián)圖得:C20=0.080</p><p><b> 對C作修正:</b></p><p> 則 u2=0.7 umax=1.895 m/s</p>&
88、lt;p><b> 所以</b></p><p> 經(jīng)過圓整D2=1600mm</p><p><b> 橫截面積</b></p><p><b> 空塔氣速</b></p><p><b> 第五節(jié) 溢流裝置</b></p>
89、<p> 1.5.1 堰長【3】</p><p> 本設計的系統(tǒng)液體流量L,L’均比較小,所以采用單流型塔板,溢留堰選擇平直堰。為提高塔板面積的利用率,采用弓形降液管。對于弓形降液管,有l(wèi)w=(0.6~0.8)D。為保證有一定的溢流量,系數(shù)取0.6,則lw=0.6×D=0.6×1.6=0.96m</p><p> 出口堰高hw=hL-ho</p&
90、gt;<p> 堰上液高度how由Francis公式確定:【1】</p><p> 其中E為液體收縮系數(shù),對于乙醇—水系統(tǒng),E≈1</p><p><b> (1)精餾段</b></p><p> 則堰高hw=0.07-0.0105=0.05946m</p><p><b> ?。?)提餾
91、段</b></p><p> 則堰高hw‘=0.07-0.0245=0.04555m</p><p> 1.5.2 降液管的寬度和橫截面【1】</p><p> 由查弓形寬度和面積表得</p><p> 其中Wd為弓形寬度,Af為弓形面積,AT為塔截面積</p><p><b> 所以&
92、lt;/b></p><p> 驗算降液管內(nèi)停留時間</p><p><b> 精餾段</b></p><p><b> 提餾段</b></p><p><b> 故降液管可用。</b></p><p> 1.5.3 降液管底隙高度【3】
93、</p><p> 取降液管底隙流速u0=0.15m/s</p><p><b> 對于精餾段 取</b></p><p><b> 對于提餾段 取</b></p><p> 因為h0不小于20mm,故h0滿足要求。</p><p> 第六節(jié) 塔板布置及浮閥數(shù)目與排
94、列</p><p> 由于結構簡單,制作方便,節(jié)省材料,本次設計采用浮閥式塔板。根據(jù)機械部標準JB1118-68,選用F1型重閥,質(zhì)量約33G,厚度δ=2mm,孔徑d0=39mm,由于乙醇-水系統(tǒng)的腐蝕量小,故選擇碳鋼材料來制作浮閥。</p><p> 1.6.1 浮閥的數(shù)目與排列【1】</p><p> 孔速可由公式確定,其中F0為閥孔的動能因子,一般取8~
95、12,本設計中,F(xiàn)0取為12。每層塔板上浮閥數(shù)目為。</p><p> 為保證塔板的強度,需留有一定的邊緣區(qū)和安定區(qū),在邊緣區(qū)內(nèi)不設置浮閥,在邊緣區(qū)內(nèi)不設置閥。取邊緣區(qū)寬度Wc=0.05m,安定區(qū)寬度Ws=0.10m. </p><p><b> 又開孔區(qū)面積【3】</b></p><p><b> 其中 </b&g
96、t;</p><p><b> 所以</b></p><p><b> ?。?)精餾段</b></p><p><b> 孔速</b></p><p><b> 閥數(shù)</b></p><p> 采用等腰三角形排列,按t=75
97、mm估算</p><p> 由于t不能小于75mm,t’不能小于65mm,否則將影響分離效果,故取t’= 65 mm,CAD作圖如下,排得閥數(shù)為246塊。</p><p><b> 圖4 精餾段篩板圖</b></p><p> 按N=246塊重新核算孔速及閥孔動能因數(shù)</p><p> 閥孔動能因數(shù)變化不大,仍在
98、9~13范圍內(nèi)。</p><p> 以塔截面積為基準的塔板開孔率</p><p><b> ?。?)提餾段</b></p><p><b> 孔速</b></p><p><b> 閥數(shù)</b></p><p> 采用等腰三角形排列,按t=75m
99、m估算</p><p> 取t’= 70 mm,CAD作圖如下,排得閥數(shù)為224塊。</p><p><b> 圖5 提餾段篩板圖</b></p><p> 按N=224塊重新核算孔速及閥孔動能因數(shù)</p><p> 閥孔動能因數(shù)變化不大,仍在9~13范圍內(nèi)。</p><p> 以塔截面
100、積為基準的塔板開孔率</p><p> 第二章 塔板的流體力學計算</p><p> 第一節(jié) 氣體通過浮閥塔板的壓降【1】</p><p> 氣體通過每層塔板的壓降hp=hc+hl+hσ</p><p><b> 1. 精餾段</b></p><p><b> (1)干板阻力&
101、lt;/b></p><p><b> 因為,故</b></p><p> (2)板上充氣液層阻力</p><p> 取ε0=0.5則hl1=ε0×hL=0.5×0.07=0.035m</p><p> ?。?)液體表面張力所造成的阻力</p><p> 此阻力很
102、小,可忽略不計,因此與氣體流經(jīng)塔板的壓降相當?shù)母叨葹?lt;/p><p><b> 2. 提餾段</b></p><p><b> ?。?)干板阻力</b></p><p><b> 因為,故</b></p><p> (2)板上充氣液層阻力</p><p
103、> 取ε0=0.5則hl2=ε0×hL=0.5×0.07=0.035m</p><p> (3)液體表面張力所造成的阻力</p><p> 此阻力很小,可忽略不計,因此與氣體流經(jīng)塔板的壓降相當?shù)母叨葹?lt;/p><p> 第二節(jié) 淹塔(液泛)【1】</p><p> 為了防止淹塔現(xiàn)象,要求控制降液管中清液高度
104、</p><p><b> 其中 </b></p><p><b> 1. 精餾段</b></p><p> ?。?)單層氣體通過塔板壓降所相當?shù)囊褐叨萮P1=0.08m</p><p> (2)液體通過降液管的壓頭損失</p><p> ?。?)板上液層高度hL=
105、0.07m</p><p><b> 則</b></p><p><b> 取,則</b></p><p> 由于所以符合防止淹塔的要求。</p><p><b> 2. 提餾段</b></p><p> ?。?)單層氣體通過塔板壓降所相當?shù)囊褐?/p>
106、高度hP2=0.07m</p><p> ?。?)液體通過降液管的壓頭損失</p><p> (3)板上液層高度hL=0.07m</p><p><b> 則</b></p><p><b> 取,則</b></p><p> 由于所以符合防止淹塔的要求。</p
107、><p> 第三節(jié) 霧沫夾帶【1】</p><p> 霧沫夾帶率(泛點率)有兩個公式如下:</p><p> 二者結果取最大值,要保證</p><p> 其中,Kc為物性系數(shù),本系統(tǒng)為無泡沫正常體系,Kc為1,CF為泛點負荷系數(shù),可查圖得到。</p><p><b> 1. 精餾段</b>&
108、lt;/p><p> Z=1.6-2×0.16=1.28m Ab=2.01-2×0.104=1.801m2</p><p><b> 由</b></p><p> 代入公式得:F1=62.18%,F(xiàn)1=69.58% ,均小于80%,故符合要求。</p><p><b> 2. 提餾段
109、</b></p><p><b> 由</b></p><p> 代入公式得:F1=61.57%,F(xiàn)1=63.89% ,均小于80%,故符合要求。</p><p> 第四節(jié) 塔的負荷性能圖【1】</p><p> 2.4.1 霧沫夾帶線</p><p><b> 已
110、知泛點率</b></p><p> 取ev=0.1kg液/kg氣為霧沫夾帶底限,即泛點率為80%</p><p><b> ?。?)精餾段</b></p><p><b> 將代入公式,</b></p><p><b> 整理得:</b></p>
111、<p><b> (2)提餾段</b></p><p><b> 將代入公式,</b></p><p><b> 整理得:</b></p><p> 在操作范圍內(nèi)取如下幾點:</p><p> 表7 霧沫夾帶線數(shù)據(jù)點</p><p&g
112、t;<b> 2.4.2 液泛線</b></p><p> 發(fā)生液泛時,臨界條件為 =</p><p><b> 其中,,,</b></p><p><b> ?。?)精餾段</b></p><p> hw=0.05946m,N=246,代入</p>&l
113、t;p><b> 整理得:</b></p><p><b> ?。?)提餾段</b></p><p> hw=0.04555m,N=224,代入</p><p><b> 整理得:</b></p><p> 在操作范圍內(nèi)取如下幾個LS值,并算出相應的VS值:<
114、;/p><p> 表7 液泛線數(shù)據(jù)點</p><p> 2.4.3 液相負荷上限</p><p> 液體的最大流量應保證降液管中停留時間不低于3~5s,取τ=5s</p><p><b> 由</b></p><p><b> 則</b></p><
115、;p> 2.4.4 液相負荷下限</p><p> 取堰上液層高度how=0.006作為液相負荷下限條件作出液相負荷下限線,該線為與氣相流量無關的豎直線。</p><p><b> 取E=1.0,則</b></p><p><b> 2.4.5 漏液線</b></p><p> 對于
116、F1型重閥,把動能因子F0=5作為氣體最小負荷的標準。</p><p><b> 則,</b></p><p><b> 對于精餾段,</b></p><p><b> 對于提餾段,</b></p><p><b> 2.4.6 作圖</b><
117、;/p><p> 將精餾段與提餾段的各條性能曲線畫于坐標系中,如圖6、7所示,由圖可知:</p><p> ?。?)各段操作點均在有效范圍內(nèi);</p><p> ?。?)塔板的氣液相負荷上限完全由霧沫夾帶控制,操作下限由漏液控制;</p><p> (3)該塔精餾段的氣相負荷上限Vs,max=4.1598m3/s ,氣相負荷下限Vs,min
118、=1.3905m3/s,提餾段的氣相負荷上限Vs,max=4.2962m3/s ,氣相負荷下限Vs,min=1.3720m3/s</p><p> 所以精餾段操作彈性=</p><p><b> 提餾段操作彈性=</b></p><p> 綜上,操作彈性符合要求。</p><p><b> 表8 負荷
119、性能參數(shù)</b></p><p> 表9 精餾段,提餾段數(shù)據(jù)結果匯總</p><p><b> 第三章 塔附件設計</b></p><p><b> 第一節(jié) 接管</b></p><p> 3.1.1 進料管【5】</p><p> 進料管的結構類型有很
120、多,其中直管進料方便,而且阻力小,故采用直管進料,則進料管的直徑,其中V為進料流量(m3/s),u為進料流速(m/s)。</p><p><b> tF=85.3℃</b></p><p><b> 對密度做內(nèi)插:</b></p><p> 得:ρL=886.2 kg/m3</p><p>&
121、lt;b> 所以</b></p><p> 進料方式有多種,由泵直接進料操作方便且容易調(diào)節(jié)流量,但波動較大,本設計流量較大,采用泵直接進料。uF取1.7m/s,</p><p><b> 則</b></p><p> 查無縫鋼管標準,取直管</p><p> 3.1.2 回流管【6】</
122、p><p> 回流的方式一般有兩種,直管回流和彎管回流。本設計采用直管回流。本回流管為塔頂冷凝器的出口管,由冷凝氣的設計取uR=1.5m/s,</p><p><b> 則</b></p><p><b> 查無縫鋼管標準,取</b></p><p> 3.1.3 塔釜出料管【6】</p&
123、gt;<p> 塔底的液體出料管一般有直管出料和經(jīng)過裙座的彎管出料,本塔的塔徑不大,宜采用彎管出料??紤]到安裝的需要,彎管的外型尺寸A小于裙座的內(nèi)徑D,取A=800mm。</p><p> 該塔的出料管即為塔底再沸器的進口管,由再沸器的設計取uW=1.6m/s</p><p><b> 則</b></p><p><b
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