化工原理課程設計--乙醇-水分離過程篩板精餾塔設計

1、<p><b>　　化工原理課程設計</b></p><p>　　課題名稱 乙醇-水分離過程篩板精餾塔設計 </p><p>　　院 系 化工學院 </p><p>　　班 級 </p&

2、gt;<p>　　學 號 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　指導老師 </p><p>　　設計周數(shù) 2

3、 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　緒論................................................................................................................................................

4、....5</p><p>　　一、設計概況介紹6</p><p>　　二、塔板工藝設計8</p><p>　　2.1精餾塔全塔物料衡算8</p><p>　　2.2乙醇和水的物性參數(shù)計算8</p><p>　　2.2.1 溫度9</p><p>　　2.2.2 平均摩爾質(zhì)量10&l

5、t;/p><p>　　2.2.3平均密度11</p><p>　　2.2.4混合液體的表面張力12</p><p>　　2.2.5混合液體的粘度14</p><p>　　2.2.6相對揮發(fā)度............................................................................

6、.................................15</p><p>　　2.3塔板的計算15</p><p>　　2.3.1 精餾段、提留段方程計算16</p><p>　　2.3.2理論塔板、實際塔板計算16</p><p>　　2.4操作壓力的計算17</p><p>　　三、 塔體的工

7、藝尺寸計算17</p><p>　　3.1塔徑的初步計算17</p><p>　　3.1.1氣液相體積流量計算17</p><p>　　3.1.2塔徑計算18</p><p>　　3.2塔體有效高度的計算20</p><p>　　3.4溢流裝置20</p><p>　　3.4.1精餾

8、段溢流裝置的計算.........................................................................................20</p><p><b>　　堰長21</b></p><p><b>　　溢流堰高度21</b></p><p>　　弓

9、形降液管寬度和截面積22</p><p>　　3.4.2精餾段塔板的布置.................................................................................................23</p><p>　　塔板的分布............................................

10、..................................................................23</p><p>　　邊緣區(qū)寬度的確定..................................................................................................23</p><p>

11、　　開孔面積的計算......................................................................................................23</p><p>　　篩孔的計算及其排列...........................................................................

12、...................24</p><p>　　3.4.3提留段溢流裝置的計算.........................................................................................24</p><p><b>　　堰長24</b></p><p>&l

13、t;b>　　溢流堰高度24</b></p><p>　　弓形降液管寬度和截面積.................................................................................... 25</p><p>　　3.4.4提留段塔板的布置...................................

14、..............................................................25</p><p>　　塔板的分布..............................................................................................................25</p><

15、p>　　邊緣區(qū)寬度的確定..................................................................................................26</p><p>　　開孔面積的計算...........................................................................

16、...........................26</p><p>　　篩孔的計算及其排列..............................................................................................26</p><p>　　四、 篩板的流體力學驗算27</p><p>　　4.

17、1塔板壓降27</p><p>　　4.1.1干板阻力27</p><p>　　4.1.2氣體通過液層的阻力27</p><p>　　4.1.3液體表面張力的阻力（很小可以忽略不計）28</p><p>　　4.1.4氣體通過每層板的壓降28</p><p>　　4.2液沫夾帶29</p>&

18、lt;p><b>　　4.3漏液29</b></p><p><b>　　4.4液泛29</b></p><p>　　五、 塔板負荷性能圖29</p><p>　　5.1精餾段塔板負荷性能圖.............................................................

19、.......................................30</p><p>　　5.1.1霧沫夾帶線30</p><p>　　5.1.2液泛線31</p><p>　　5.1.3液相負荷上限線32</p><p>　　5.1.4液相負荷下限線33</p><p>　　5.1.5漏液線3

20、3</p><p>　　5.2精餾段塔板負荷性能圖....................................................................................................34</p><p>　　5.2.1霧沫夾帶線34</p><p>　　5.2.2液泛線35</p>

21、<p>　　5.2.3液相負荷上限線36</p><p>　　5.2.4液相負荷下限線36</p><p>　　5.2.5漏液線36</p><p>　　六、 熱量衡算37</p><p>　　6.1塔頂氣體上升焓.......................................................

22、.....................................................38</p><p>　　6.2 回流液的焓...................................................................................................................38</p><

23、p>　　6.3進塔頂流出液的焓........................................................................................................38</p><p>　　6.4 冷凝液消耗的焓..............................................................

24、.............................................38</p><p>　　6.5 進料口的焓...................................................................................................................39</p><p>　　6

25、.6 塔底殘液的焓.............................................................................................................39</p><p>　　6.7 再沸器熱負荷的計算...............................................................

26、....................................39</p><p>　　6.8 預熱器、全凝器、再沸器等的選擇及介質(zhì)消耗量....................................................39</p><p>　　七、主要工藝接管尺寸的計算和選擇44</p><p>　　7.1精料管.........

27、.....................................................................................................................44</p><p>　　7.2釜殘液出料管.....................................................................

28、.............................................44</p><p>　　7.3回流管..............................................................................................................................44</p><

29、p>　　7.4塔頂蒸汽出料管..............................................................................................................44</p><p>　　7.5塔底進氣管............................................................

30、..........................................................45</p><p>　　7.6法蘭的選擇......................................................................................................................45</p>

31、;<p>　　7.7泵的選擇..........................................................................................................................45</p><p>　　八、 塔總高度的計算46</p><p>　　8.1塔頂空間.........

32、.................................................................................................................46</p><p>　　8.2塔底空間...........................................................................

33、...............................................46</p><p>　　8.3人孔..................................................................................................................................47</p>

34、<p>　　8.4封頭..................................................................................................................................47</p><p>　　8.5裙座...........................................

35、.......................................................................................47</p><p>　　8.6吊柱.......................................................................................................

36、.......................47</p><p>　　8.7塔高..............................................................................................................................47</p><p>　　8.8筒體...........

37、...................................................................................................................47</p><p>　　九、輔助設備的選型.......................................................................

38、...........................................47</p><p>　　9.1原料儲罐......................................................................................................................47</p><p>　　9.

39、2產(chǎn)品儲罐......................................................................................................................48</p><p>　　十，經(jīng)濟衡算..................................................................

40、............................................................48</p><p>　　10.1水蒸氣的費用............................................................................................................48</p><

41、;p>　　10.2冷卻水的費用............................................................................................................48</p><p>　　10.3設備投資費用...........................................................

42、.................................................48</p><p>　　10.4總費用.........................................................................................................................48</p><

43、p>　　十一、設計一覽表.......................................................................................................................49</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　工原理是一門關于化學加工過程的技術

44、基礎課，它為過程工業(yè)提供科學基礎，對化工及相近學科的發(fā)展起支撐作用?；ぴ碚n程以單元操作為內(nèi)容，以傳遞過程原理和研究方法論為主線，研究各個物理加工過程的基本規(guī)律，典型設備的設計方法，過程的操作和調(diào)節(jié)原理?；ぴ碚n程教學包括三個環(huán)節(jié)，即：理論課教學、實驗課教學和課程設計。實驗課 與理論課同步進行，課程設計安排在化工原理理論課之后進行。實驗課程的設計思想：培養(yǎng) 學生動手能力、觀察能力、綜合分析和處理問題的能力。課程設計是一個總結(jié)性的教學

45、環(huán)節(jié)， 針對化工廠中一個實際的化工單元操作，完成主體設備的工藝設計，附屬設備的選型設計， 主體設備總圖的繪制。通過課程設計，使學生掌握化工設計的程序和方法，學會查閱資料、 使用手冊、選用數(shù)據(jù)和公式、合理確定工藝流程、正確進行工藝計算、用技術經(jīng)濟的觀點評價設計結(jié)果，用文字數(shù)表圖紙表達設計思想、以及嚴謹認真的工作態(tài)度和工作作風。</p><p>　　精餾是分離液體混合物最常用的一種但愿造作，在化工、煉油、室友化工等工

46、業(yè)中得到廣泛應用。精餾過程在能量劑驅(qū)動下，使氣液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物中各組分的揮發(fā)度不同，使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)混合物分離。</p><p><b>　　一、設計概況簡介</b></p><p><b>　　1.1設計題目</b></p><p>　　分離乙醇一水篩

47、板精餾塔的設計</p><p>　　1.2原始數(shù)據(jù)及條件：</p><p>　　生產(chǎn)能力：年處理乙醇一水混合液1.5萬噸/年。</p><p>　　原料：來自原料罐，溫度25℃，乙醇含量為30%（質(zhì)量分率，下同）。</p><p>　　分離要求：塔頂乙醇含量92%。</p><p>　　塔釜為飽和蒸汽直接加熱。<

48、/p><p>　　每年實際生產(chǎn)天數(shù)：330天（一年中有一個月檢修）</p><p><b>　　1.3操作條件：</b></p><p>　　A、塔頂操作壓強：常壓；B、采取4atm的飽和蒸汽間接加熱；</p><p>　　C、回流比：自選； D、泡點進料； E．設備形式：篩板塔</p><p>

49、;　　F、塔頂采用全凝器泡點回流</p><p>　　1.4設計內(nèi)容及要求</p><p><b>　　2.1 工藝設計</b></p><p>　　2.1.1選擇工藝流程和工藝條件</p><p><b>　　1) 加料方式</b></p><p><b>　　進

50、料熱狀態(tài)</b></p><p>　　3) 塔頂蒸汽冷凝方式</p><p><b>　　再沸器加熱方式</b></p><p>　　5) 塔頂產(chǎn)品的出料狀</p><p>　　2.1.2精餾工藝計算</p><p>　　1) 物料衡算確定各物料流量。</p><p

51、>　　2) 確定適宜回流比</p><p><b>　　3.生產(chǎn)經(jīng)常費</b></p><p>　　4.精餾塔理論塔板數(shù)N</p><p>　　5.總費用和適宜操作回流比</p><p><b>　　6.精餾塔設備設計</b></p><p><b>　　7.

52、選擇塔型和板型</b></p><p>　　8.塔板設計和流體力學計算</p><p>　　9.對精餾段和提餾段分別進行塔板設計和流體力學計算。</p><p>　　10繪制塔板汽液負荷性能圖</p><p>　　11 精餾塔機械結(jié)構(gòu)和塔體附件</p><p><b>　　接管規(guī)格</b&g

53、t;</p><p><b>　　全塔高度。</b></p><p>　　12附屬設備設計和選用</p><p><b>　　4.1 加料泵選型</b></p><p>　　4.2 高位槽、貯槽容量和位置</p><p><b>　　4.3 換熱器選型</b&

54、gt;</p><p>　　3.4 塔頂冷凝器設計選型</p><p><b>　　13編寫設計說明書</b></p><p>　　包括工藝流程圖(和精餾塔裝配總圖</p><p>　　1.5時間及地點安排</p><p>　　時間：2013.7.12~2013.7.25</p>&

55、lt;p><b>　　地點：c3-304</b></p><p><b>　　1.6參考文獻</b></p><p>　　1.柴誠敬等編，《化工原理課程設計》，天津科學技術出版社，1994.6</p><p>　　2.《化學工程手冊》編委會編，《化學工程手冊》（第二版），化學工業(yè)出版社，1996</p>

56、<p>　　3.盧煥章等編，《石油化工基礎數(shù)據(jù)手冊》，化學工業(yè)出版社，1982</p><p>　　4.潘國昌，《化工設備設計》，清華大學出版社，2001</p><p>　　5.婁愛娟，吳志泉，吳敘美編，《化工設計》，華東理工大學出版社，2002</p><p>　　6.賈紹義，柴誠敬編，《化工原理課程設計》，天津大學出版社，2003</p>

57、;<p>　　7.上海醫(yī)藥設計院，《化工工藝設計手冊（上下冊）》，化學工業(yè)出版社，1998</p><p>　　8.化工部，《化工工藝孔管設計化工管路手冊（上下冊）》，化學工業(yè)出版社，1996</p><p>　　9.談天恩編 化工原理（第三版），上、下冊。北京：化學工業(yè)出版社，2009</p><p>　　10.北京大學化學系《化學工程基礎》編寫組

58、?；瘜W工程基礎（第二版）北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　11趙軍，張有忱等編 《化工設備機械基礎》（第二版），化學工業(yè)出版社，2007</p><p><b>　　二、塔板工藝設計</b></p><p>　　2.1精餾塔全塔物料衡算</p><p>　　F：進料量（Kmol/h） &

59、lt;/p><p>　　D：塔頂產(chǎn)品流量（Kmol/h） </p><p>　　W：塔底殘液流量（Kmol/h） </p><p>　　原料乙醇組成：塔頂組成：</p><p>　　每小時產(chǎn)量： , </p><p>　　解的：mF=5926.5kg/h</p><p>　　MF=0

60、.144*46+0.856*18=22.03kg/kmol</p><p>　　MD=0.818*46+0.182*18=40.90kg/kmol</p><p>　　物料衡算式：F=D+W</p><p>　　聯(lián)立求解：W =222.7Kmol/h XW=0.0039</p><p>　　表1 物料衡算數(shù)據(jù)記錄</p

61、><p>　　2.2乙醇和水的物性參數(shù)計算</p><p><b>　　2.2.1 溫度</b></p><p>　　常壓下乙醇-水氣液平衡組成與溫度的關系</p><p>　　根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以求得 </p><p><b>　　精餾段平均溫度：</b></p>

62、<p><b>　　提留段平均溫度：</b></p><p>　　2.2.2平均摩爾質(zhì)量計算</p><p><b>　　查平衡關系得 </b></p><p><b>　　塔頂：</b></p><p><b>　　查平衡關系得 </b><

63、;/p><p><b>　　進料板：</b></p><p><b>　　查平衡關系得 </b></p><p><b>　　塔釜：</b></p><p>　　精餾段平均摩爾質(zhì)量：</p><p>　　提餾段的平均摩爾質(zhì)量：</p><

64、p>　　2.2.3．平均密度</p><p>　　不同溫度下乙醇與水的密度表</p><p>　　1）氣相平均密度的計算：</p><p><b>　　精餾段平均密度計算</b></p><p>　　提餾段平均密度計算：</p><p>　　液相平均密度計算： </p><

65、;p><b>　　塔頂液相平均溫度</b></p><p><b>　　由查手冊得</b></p><p><b>　　塔頂：</b></p><p><b>　　進料板：</b></p><p><b>　　塔釜：</b>&l

66、t;/p><p>　　精餾段液相平均密度：</p><p>　　提餾段液相平均密度：</p><p><b>　　混合氣密度：</b></p><p><b>　　塔頂溫度：</b></p><p><b>　　氣相組成： </b></p>

67、<p><b>　　進料溫度：</b></p><p><b>　　氣相組成： </b></p><p><b>　　塔底溫度：</b></p><p>　　氣相組成： </p><p><b>　　精餾段</b><

68、/p><p><b>　　液相組成：</b></p><p><b>　　氣相組成：</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　(2) 提留段</b></p><p><b>　　液相組成

69、：</b></p><p><b>　　氣相組成：</b></p><p><b>　　所以</b></p><p>　　2.2.4混合液體的表面張力 </p><p>　　附表 乙醇與水的表面張力</p><p><b>　　1，精餾段：</b

70、></p><p><b>　　乙醇表面張力：</b></p><p><b>　　水的表面張力：</b></p><p>　　A=B+Q=-1.8182</p><p><b>　　聯(lián)立 </b></p><p><b>　　解得：&

71、lt;/b></p><p><b>　　1，提餾段：</b></p><p><b>　　乙醇表面張力：</b></p><p><b>　　水的表面張力：</b></p><p>　　A=B+Q=-0.2064</p><p><b>

72、;　　聯(lián)立 </b></p><p><b>　　解得：</b></p><p>　　2.2.5混合物的黏度</p><p>　　查手冊得 </p><p><b>　　查手冊得 </b></p><p><b>　　精餾段黏度

73、：</b></p><p><b>　　提留段黏度：</b></p><p>　　2.2.6相對揮發(fā)度</p><p>　　精餾段平均相對揮發(fā)度</p><p>　　（2）提留段平均相對揮發(fā)度</p><p><b>　　2..3塔板的計算</b></p&g

74、t;<p>　　2.3.1 精餾段、提留段方程的計算</p><p>　　乙醇—水體系的平衡曲線有下凹部分，求最小回流比自a（）作平衡線的切線并延長與y軸相交，截距 </p><p>　　通常最有回流比為的1.1-2倍</p><p><b>　　取操作回流比</b></p><p><b>

75、　　精餾段方程：</b></p><p><b>　　即</b></p><p><b>　　提留段方程：</b></p><p>　　2.3.2理論塔板數(shù)、實際塔板數(shù)的計算</p><p>　　作圖法求理論塔板數(shù)得 </p><p>　?。òㄔ俜衅鳎Ｆ渲芯?/p>

76、餾段理論板數(shù)為10層，提留段為3層（包括再沸器），第10層為加料板。</p><p>　　板效率可用奧康萘爾公式計算</p><p><b>　　1，精餾段：</b></p><p>　　即精餾段實際塔板有22塊</p><p><b>　　2，提留段：</b></p><p&g

77、t;　　即提留段實際塔板有8塊（包括再沸器）</p><p><b>　　3，全塔范圍：</b></p><p>　　; 實際塔板效率：</p><p>　　進料位置在第23塊板</p><p>　　2.4操作壓力的計算</p><p>　　塔頂操作壓力 </p>&l

78、t;p>　　取每塊板的壓降為0.7KPa</p><p>　　進料板壓力 </p><p>　　塔釜壓力 </p><p>　　精餾段壓力 </p><p>　　提留段壓力 </p><p>　　三、塔體的工藝尺寸計算</p>

79、<p>　　3.1塔徑的初步計算</p><p>　　3.1.1氣液相體積流量計算</p><p><b>　　精餾段氣液負荷計算</b></p><p>　　V=（R+1）D=(2.72+1)46.3=172.236</p><p><b>　　==</b></p>&l

80、t;p>　　L=RD=2.7246.3=125.936</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　提餾段氣液負荷計算</b></p><p>　　V’=V=172.236kmol/h</p><p><b>　　=1.43 1m</b></

81、p><p>　　L’=L+F=125.936+269=394.936</p><p>　　==0.00237m</p><p><b>　　3.1.2塔徑計算</b></p><p>　　板式塔的塔徑依據(jù)流量公式計算，即</p><p>　　式中 D —— 塔徑m；</p><p

82、>　　Vs —— 塔內(nèi)氣體流量m3/s；</p><p>　　u —— 空塔氣速m/s。</p><p>　　由上式可見，計算塔徑的關鍵是計算空塔氣速u。設計中，空塔氣速u的計算方法是，先求得最大空塔氣速umax，然后根據(jù)設計經(jīng)驗，乘以一定的安全系數(shù)，即</p><p>　　最大空塔氣速umax可根據(jù)懸浮液滴沉降原理導出，其結(jié)果為</p>&l

83、t;p>　　式中 umax——允許空塔氣速，m/s；</p><p>　　ρV，ρL——分別為氣相和液相的密度，kg/m3 ；</p><p>　　C——氣體負荷系數(shù)，m/s，對于浮閥塔和泡罩塔可用圖4-1確定；</p><p>　　圖中的氣體負荷參數(shù)C20僅適用于液體的表面張力為0.02N/m，若液體的表面張力為6N/m，則其氣體負荷系數(shù)C可用下式求得：&

84、lt;/p><p>　　所以，初步估算塔徑為： </p><p>　　其中，u——適宜的空塔速度，m/s。</p><p>　　由于精餾段、提餾段的汽液流量不同，故兩段中的氣體速度和塔徑也可能不同。在初算塔徑中，精餾段的塔徑可按塔頂?shù)谝粔K板上物料的有關物理參數(shù)計算，提餾段的塔徑可按釜中物料的有關物理

85、參數(shù)計算。也可分別按精餾段、提餾段的平均物理參數(shù)計算。</p><p>　　圖中 HT——塔板間距，m； hL——板上液層高度，m；V ,L——分別為塔內(nèi)氣、液兩相體積流量，m3/s； ρV，ρL ——分別為塔內(nèi)氣、液相的密度，kg/m3 </p><p><b>　　1，精餾段塔徑計算</b></p><p><b>　　取

86、 </b></p><p><b>　　查圖得</b></p><p><b>　　m/s</b></p><p>　　取安全系數(shù)0.7則空塔氣速</p><p><b>　　D=</b></p><p>　　按標準塔徑圓整后，精餾段塔

87、徑為D=1.0m</p><p><b>　　塔截面積為 </b></p><p>　　實際空塔氣速流率為 </p><p><b>　　2，提留段塔徑計算</b></p><p><b>　　取 </b></p><p><b>

88、;　　查圖得</b></p><p>　　取安全系數(shù)0.7則空塔氣速</p><p><b>　　D=0.9693m</b></p><p>　　精餾段與提留段相差不大，根據(jù)JB-1153-73圓整塔徑取D=1m</p><p><b>　　提留段實際氣速：，</b></p>

89、<p>　　3.2塔體有效高度的計算</p><p><b>　　精餾段有效高度：</b></p><p><b>　　提留段有效高度：</b></p><p><b>　　精餾塔有效高度</b></p><p>　　3.4溢流裝置的計算</p>&

90、lt;p>　　3.4.1精餾段溢流裝置的計算</p><p>　　采用單溢流、弓形降液管、平行受液盤及平行溢流堰，不設進口堰。各項計算如下。</p><p>　　塔徑為D=1.0m Lh=0.00135*3600=4.86可選擇單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤</p><p><b>　　1堰長</b></p><

91、p><b>　　單溢流：，取</b></p><p><b>　　2溢流堰高度</b></p><p><b>　　2.出口堰高</b></p><p><b>　　由 ，</b></p><p>　　圖4-9 液流收縮系數(shù)計算圖</p>

92、;<p>　　查圖4-9，知E =1</p><p><b>　　則</b></p><p>　　故 </p><p>　　3弓形降壓管的寬度與降液管滴面積</p><p><b>　　由 </b></p><p>　　圖4-11 弓

93、形降液管的寬度和面積</p><p>　　查圖4-11，得 ，</p><p><b>　　故</b></p><p>　　由下式計算液體在降液管中停留時間以檢驗降液管面積，即</p><p><b>　　(符合要求)</b></p><p><b>　　4.降液管

94、底隙高度</b></p><p>　　取液體通過降液管底隙得流速 ，依下式計算降液管底隙高度</p><p><b>　　而</b></p><p>　　3.4.2精餾段塔板布置</p><p><b>　　1塔板的分塊</b></p><p>　　因為故塔板采

95、用分塊式。查塔板分塊相關資料</p><p><b>　　故分3塊</b></p><p><b>　　2邊緣區(qū)寬度的確定</b></p><p>　　溢流堰前的安定區(qū)寬度Ws為70~100mm 對于小塔邊緣區(qū)寬度Wc一般為30~50mm</p><p><b>　　取

96、 </b></p><p><b>　　3開孔區(qū)面積計算</b></p><p>　　開孔區(qū)面積按下式計算，即</p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　故</b></p><p><b>　　4篩孔計算

97、及其排列</b></p><p>　　由于乙醇和水物系無腐蝕性，可選用碳鋼板，取篩孔直徑篩孔按正三角形排列，取孔中心距t為</p><p><b>　　篩孔數(shù)目n為</b></p><p><b>　　開孔率為</b></p><p>　　每層塔班上的開孔面積A0=</p>

98、<p><b>　　氣體通過閥孔的速度</b></p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　3.5.1提留段塔板主要尺寸計算</p><p>　　提留段的塔徑為D=1.0m </p><p>　　選擇單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤</p><

99、p><b>　　1.堰長</b></p><p><b>　　單溢流：，取</b></p><p><b>　　2.溢流堰高度</b></p><p><b>　　2.出口堰高</b></p><p><b>　　由 ，</b>

100、</p><p>　　查圖4-9，知E =1</p><p><b>　　則</b></p><p>　　故 </p><p>　　3.弓形降壓管滴寬度與降液管滴面積</p><p><b>　　由 </b></p><p>

101、　　查圖4-11，得 ，</p><p><b>　　故</b></p><p>　　由下式計算液體在降液管中停留時間以檢驗降液管面積，即</p><p><b>　　(符合要求)</b></p><p><b>　　4.降液管底隙高度</b></p><p

102、>　　取液體通過降液管底隙得流速 ，依下式計算降液管底隙高度</p><p><b>　　而</b></p><p>　　故降液管底隙高度設計合理</p><p><b>　　3.5.2塔板布置</b></p><p><b>　　1塔板的分塊</b></p>

103、;<p>　　因為故塔板采用分塊式。查塔板分塊相關資料</p><p><b>　　故分3塊</b></p><p><b>　　2邊緣區(qū)寬度的確定</b></p><p>　　溢流堰前的安定區(qū)寬度Ws為70~100mm 對于小塔邊緣區(qū)寬度Wc一般為30~50mm</p><p&

104、gt;<b>　　取 </b></p><p><b>　　3開孔區(qū)面積計算</b></p><p>　　開孔區(qū)面積按下式計算，即</p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　故</b></p><p

105、><b>　　4篩孔計算及其排列</b></p><p>　　由于乙醇和水物系無腐蝕性，可選用碳鋼板，取篩孔直徑篩孔按正三角形排列，取孔中心距t為</p><p><b>　　篩孔數(shù)目n為</b></p><p><b>　　開孔率為</b></p><p>　　每層塔班

106、上的開孔面積A0=</p><p><b>　　氣體通過閥孔的速度</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　四.篩板的流體力學驗算</p><p><b>　　4.1塔板壓降</b></p><p><b>　

107、　4.1.1干板阻力</b></p><p>　　圖4-13 干篩孔的流量系數(shù)</p><p><b>　　由查圖</b></p><p><b>　　故 </b></p><p><b>　　精餾段： </b></p><p><b&

108、gt;　　提留段：</b></p><p>　　4.1.2氣體通過液層的阻力</p><p><b>　　精餾段</b></p><p><b>　　單溢流板時</b></p><p>　　圖4-14 充氣系數(shù)關系圖</p><p>　　由圖4-14查取板上液層充

109、氣系數(shù)為0.59。</p><p>　　=0.59*0.06=0.0354m</p><p><b>　　提留段:</b></p><p><b>　　單溢流板時</b></p><p>　　=0.57*0.06=0.0342m</p><p>　　4.1.3液體表面張力的阻

110、力</p><p>　　精餾段液體表面張力的阻力</p><p>　　提留段液體表面張力的阻力</p><p>　　4.1.4氣體通過每層板的壓降</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提留段：</b></p><p&g

111、t;　　氣體通過每層塔板的壓降為</p><p><b>　　精餾段壓降</b></p><p><b>　　提留段壓降</b></p><p><b>　　液面落差</b></p><p>　　在正常的液體流量范圍內(nèi)，對于D<1600mm的篩板，液面落差可以忽略<

112、/p><p><b>　　4.2液沫夾帶</b></p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提留段：</b></p><p><b>　　故設計符合要求</b></p><p><b>　　4.

113、3漏液</b></p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　篩板的穩(wěn)定性系數(shù) </p><p><b>　　提留段：</b></p><p>　　篩板的穩(wěn)定性系數(shù) </p><p>　　故在設計負荷下不會產(chǎn)生過量漏液。</p&g

114、t;<p><b>　　4.4液泛</b></p><p>　　為防止降液管液泛的發(fā)生，應使降液管中清液層高度。</p><p><b>　　精餾段</b></p><p>　　對于易發(fā)泡物質(zhì)安全系數(shù)</p><p><b>　　取，則</b></p>

115、<p>　　故，在設計負荷下不會發(fā)生液泛。</p><p><b>　　提留段：</b></p><p>　　對于易發(fā)泡物質(zhì)安全系數(shù)</p><p><b>　　取，則</b></p><p>　　故，在設計負荷下不會發(fā)生液泛。</p><p>　　根據(jù)以上塔板

116、各項流體力學驗算，可認為塔徑等各項尺寸是合適的。</p><p><b>　　五、塔板負荷性能圖</b></p><p>　　5.1精餾段塔板負荷性能圖</p><p>　　5.1.1霧沫夾帶線（1）</p><p><b>　?。╝） </b></p><p><b&

117、gt;　　近似取 ，，</b></p><p><b>　　故 </b></p><p><b>　　（b）</b></p><p>　　取霧沫夾帶極限值為0.1kg液/kg氣，已知，，</p><p>　　并將式（a）、（b）代入,得下式：</p><p&

118、gt;　　整理得 （1）</p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依（1）式算出相應的值列于下表中。</p><p>　　依表中數(shù)據(jù)在圖中做出霧沫夾帶線（1），如圖4-24所示。</p><p>　　5.1.2液泛線（2）</p><p><b>　?。?）</b>

119、</p><p><b>　　近似取 ， </b></p><p><b>　?、?</b></p><p><b>　?。╟）</b></p><p><b>　　② </b></p><p><b>　　故 <

120、;/b></p><p><b>　　（d）</b></p><p><b>　?。╡）</b></p><p>　　將為0.4m，為0.0497m，及式（c）（d）（e）代入（*）式得：</p><p><b>　　整理得</b></p><p>

121、;<b>　?。?）</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)取若干值，依式（2）計算值，列于下表中。</p><p>　　依表中數(shù)據(jù)做出液泛線（2），如圖4-24中線（2）所示。</p><p>　　5.1.3液相負荷上限線（3）</p><p>　　取液體在降液管中停留時間為5s， </p><p

122、>　　液泛負荷上限線（3）在坐標圖上為與氣體流量無關得垂直線，如圖4-24線（3）所示。</p><p><b>　　液相負荷下限線</b></p><p>　　對于平直堰，取堰上液層高度作為液相下限條件</p><p>　　近似取E=1.0可得</p><p>　　據(jù)此可作與氣體流量無關的垂直液相負荷下限線<

123、;/p><p>　　5.1.4漏液線（氣相負荷下限線）（4）</p><p>　　由 、代人式漏液點氣速式：</p><p>　　前已算出為0.0496m2，代入上式并整理，得</p><p>　　此即氣相負荷下限關系式，在操作范圍內(nèi)任取n個值，依（4）式計算相應得值。</p><p>　　列于下表中，依附表中數(shù)據(jù)作氣相負

124、荷下限線（4），</p><p>　　將以上5條線標繪于坐標紙上（圖）中，即為精餾段負荷性能圖。5條線包圍區(qū)域為精餾段塔板操作區(qū)，P為操作點，OP為操作線。OP線與線(1)的交點相應氣相負荷為，OP線與氣象負荷下限線（4）的交點相應氣相負荷為。</p><p>　　其中P(，)即（1.35×，0.9375）</p><p>　　可知本設計塔板上限由霧沫夾帶

125、控制，下限由漏液控制。</p><p><b>　　精餾段的操作彈性</b></p><p>　　5.2、提留段塔板負荷性能圖</p><p>　　5.2.1霧沫夾帶線（1）</p><p><b>　?。╝） </b></p><p><b>　　近似取 ，

126、，</b></p><p><b>　　故 </b></p><p><b>　　（b）</b></p><p>　　取霧沫夾帶極限值為0.1kg液/kg氣，已知，，</p><p>　　并將式（a）、（b）代入,得下式：</p><p>　　整理得

127、 （1）</p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依（1）式算出相應的值列于下表中。</p><p>　　依表中數(shù)據(jù)在圖中做出霧沫夾帶線（1），如圖4-24所示。</p><p>　　5.2.2液泛線（2）</p><p><b>　?。?）</b></p&g

128、t;<p><b>　　近似取 ， </b></p><p><b>　?、?</b></p><p><b>　?。╟）</b></p><p><b>　?、?</b></p><p><b>　　故 </b>&

129、lt;/p><p><b>　?。╠）</b></p><p>　?、?（e）</p><p>　　將為0.4m，為0.0437m，及式（c）（d）（e）代入（*）式得：</p><p>　　整理得： （2）</p><p

130、>　　在操作范圍內(nèi)取若干值，依式（2）計算值，列于下表中。</p><p>　　依表中數(shù)據(jù)做出液泛線（2），如圖4-24中線（2）所示。</p><p>　　5.2.3液相負荷上限線（3）</p><p>　　取液體在降液管中停留時間為5s， </p><p>　　液泛負荷上限線（3）在坐標圖上為與氣體流量無關得垂直線，如圖4-24線（

131、3）所示。</p><p><b>　　液相負荷下限線</b></p><p>　　對于平直堰，取堰上液層高度作為液相下限條件</p><p>　　近似取E=1.0可得</p><p>　　據(jù)此可作與氣體流量無關的垂直液相負荷下限線</p><p>　　5.2.4漏液線（氣相負荷下限線）（4）&l

132、t;/p><p>　　由 、代人式漏液點氣速式：</p><p>　　前已算出為0.07134m2，代入上式并整理，得</p><p>　　此即氣相負荷下限關系式，在操作范圍內(nèi)任取n個值，依（4）式計算相應得值。</p><p>　　列于下表中，依附表中數(shù)據(jù)作氣相負荷下限線（4），</p><p>　　將以上5條線標繪于坐