精馏塔设备设计及选型 - 图文(5)

堰型 堰长lw 堰高hw 板上清液层高度hL 降液管底与板距离h0 孔径d 孔间距t 开孔区边缘与塔壁距离 Wc 开孔区边缘与堰距离 Ws 孔数n 开孔率Φ 开孔面积A0 稳定系数K 塔板压降 降液管内清液层高度 Hd 平堰 2.04m 0.06m 0.056m 0.05m 0.005m 0.0175m 0.05m 0.08m 39500 0.078 0.616 1.93 0.105m液柱 0.185425m液柱 0.05277kg（液体）/kg（气体）雾沫夹带 ev

4.2.7.2 精馏塔提馏段的设计 1.物性参数

在设计中使用Aspen Plus进行模拟，计算得到精馏段为15~33块塔板，现将精馏段各个理论板上的计算结果列于下表：

表4-8 精馏段各理论板上的流量及物性数据列表

塔板序号 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 液体摩温度压力尔流量（℃） （Map） （cum/hr） 气体摩尔流量（cum/hr） 液体密度（kg/cum） 气体密度（kg/cum） 液体表液体粘面张力度（P） （N/m） 113.692 0.1034 10955.5 9527.37 820.711 2.71029 0.00295 0.02242 114.068 0.1035 10985.8 10093.9 819.608 2.84009 0.00286 0.02197 114.187 0.1036 10996.9 10124.2 818.550 2.85420 0.00279 0.02156 114.285 0.1037 11003.5 10135.4 817.492 2.85798 0.00275 0.02109 114.388 0.1038 11006.2 10141.9 816.781 2.86014 0.00271 0.02076 114.519 0.1039 11004.4 10144.7 816.222 2.86456 0.00268 0.02041 114.716 0.104 10995.4 10142.9 815.711 2.86999 0.00265 0.02001 115.052 0.1041 10974.7 10133.9 815.608 2.87345 0.00261 0.01974 115.655 0.1042 10934.2 10113.2 814.550 2.87569 0.00257 0.01938 116.735 0.1043 10863.9 10072.7 813.492 2.88014 0.00251 0.01894 118.580 0.1044 10758.8 10002.4 813.507 2.88458 0.00249 0.01862 121.434 0.1045 10632.3 9897.34 813.992 2.90125 0.00245 0.01823 125.214 0.1046 10519.7 9770.79 817.603 2.92566 0.00236 0.01796 129.333 0.1047 10452.9 9658.18 825.500 2.94512 0.00231 0.01754 132.993 0.1048 10433.3 9591.43 827.026 2.97895 0.00227 0.01709 135.713 0.1049 10439.7 9571.78 832.849 3.08996 0.00224 0.01657 137.488 0.105 10452.9 9578.26 838.660 3.15923 0.0022 0.01621 138.556 0.1051 10463.9 9591.38 842.798 3.24594 0.00218 0.01591 139.174 0.1052 861.532 9602.46 848.492 3.25141 0.00217 0.01586 （1）气相平均流量和平均密度

V?32461.0m3/h=9.06m3/s

?v?2.941kg/m3

（2）液相平均流量和平均密度

L?107.1m3/h=0.0298m3/s

?l?822.58kg/m3

（3）液相平均表面张力和粘度

??0.01896N/m=18.96dyne/cm ??0.00251P?0.251cP 2.初算塔径

令HT?0.45m，假设hL=0.08m，则HT?hL?0.37m

1LρL10.0298822.58又()2=()2=0.055 VρV9.062.941查Smith泛点关联图

图4-10 Smith泛点关联图

得：C20?0.079

则气相负荷因子：C?C20?(所以允许有效空塔气速：

Ug(max)=CρL-ρV822.58?2.941=0.078=1.31m/s ρV2.94118.960.2)0.2=C20?()?0.078 2020?选取表观空塔气速 Uop=0.8Ug(max)=0.8?1.31=1.05m/s

=所以初算塔径D’V9.06==3.32m

0.785Uop0.785?1.05圆整后取D?3.4m 3.塔径的初步核算

雾沫夹带

取l??0.6D?0.6?3.4=2.04m，D?3.4m 则弓形降液管面积

22Af?0.062?A?0.062?1.7??0.563m T所以WG?V9.06?2?1.01m/s

AT?Af1.7???0.5630.0057则雾沫夹带ev????(WG3.2)

HT?hf0.00571.01?()3.2 18.960.45?2.5?0.07?0.00893kg/kg汽?0.1kg/kg汽

停留时间

??HT?AfL?0.45?2?0.563?17s?5s

0.0298根据以上两步核算的结果，可认为塔径D?3.4m是合适的。 4.塔板布置设计 （1）塔板结构形式

降液管主要有弓形、圆形和倾斜弓形三种。 现将不同降液管的对比列于下表：

表4-9 不同降液管的对比

降液管形式

弓形

圆形

倾斜弓形

简图

堰与壁之间的全部截面

在弓形降液管内另装圆

此形式有利于塔截面的充分利用，适用于大

特点及适用条

件

区域均作为降液容积，

管作为降液管，适用于

适用于较大直径的塔，

液量较小的情况。

塔板面积利用率较高。

直径的塔及气液负荷较大的情况。

综合以上条件，选取弓形降液管。

液体在塔板上的流动路径是由降液管的布置方式决定的。常用的布置方式有以下几种形式：U型流、单流型、双流型、阶梯流型。

下表列出了溢流类型、塔径、液体负荷之间的关系。

表4-10 液体负荷与板上流型的关系

塔径 （mm） 1000 1400 2000 3000 4000 5000 6000 U形流 7以下 9以下 11以下 11以下 11以下 11以下 11以下 液体流量（m3/h） 单流型 45以下 70以下 90以下 110以下 110以下 110以下 110以下 90~160 110~200 110~230 110~250 110~250 200~300 230~350 250~400 250~450 双流型 阶梯流型 由于反应精馏塔精馏段液体流量为107.28m3/h，而初步计算塔径为3.4m，所以选择单流型。

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