分离苯-甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计(6)

Q6.0?106?103 S???68.75m2

K?tm3600?450?53.87按单管程计时，再沸器选型如下： 壳径/mm 公称压力/Mpa 管子总数 管程数 壳程数

600 2.5 245 1 1 管子尺寸 管长 管城流通面积 管子排列方式 管中心距/mm φ25mm?2.5mm 2m 20.0174m 正三角形 32

2.6塔板的分布

塔的直径D=1400mm,小于800mm,所以采用整板式 （1） 边缘区宽度确定

取WS=WS'=0.065m,WC=0.035m （2）开孔区面积计算

开孔区面积按下式计算，即 Aa=2(XR?X+

22?R2180Sin-1

X) R其中 X=D/2-（Wd+Ws）=1.4/2-(0.1736+0.065)=0.4614m

R=D/2-WC=1.4/2-0.035=0.665m

X?R2-1

故 Aa=2(XR?X+Sin)

R180220.4614?0.6652-1

=2×(0.4614×0.665?0.4614+ Sin0.665)

18022=0.454m2

26

图 5 塔板布置图

2.6.2塔板布置及浮阀数目与排列

取阀孔动能因子F0=10，用下式求孔速u0,即

u0?依式N?F0?V=6.02m/s

?4Vsd0uoVsd02uo2求每层塔板上的浮阀数，即：

N??4＝

0.878?4＝122

?(0.39)2?6.02本设计所处理的物系无腐蚀性，可选用δ=3 mm碳钢板，取孔径d0=0.039m。依式N??4Vsd0uo2求每层塔板上的浮阀数，

浮阀排列方式釆用等边三角形叉排。取同一横排的孔心距t=0.075m=75mm，则由下式估算孔心距t′，即

t′＝

A00.454＝＝0.1037m Nt122?0.075塔的直径小于800mm,所以采用整板式.

27

按 t=0.075m ,t′＝0.050m 以等边三角形叉排方式作图，见图6排得阀孔数为125个。

按N＝125重新核算孔速及阀孔动能因数：

u0?Vs??0.878?5.88

4d2?0V40.392?125又由uF00??可得F0＝9.77

V阀孔动能因数变化不大，仍在9－12范围内。

塔板开孔率＝u/u0 =0.761/5.302×100%=14.35%<15%,符合要求。

图6浮阀塔板孔数排列

2.7塔板的流体力学验算

2.7.1 气相通过浮阀塔板的压强降 气体通过塔板压降hp可根据下式计算：

hp=hc+hl+hδ

2.7.1.1 干板阻力hc 干板阻力hc 可由下式计算 0.175H0c=19.9

u?

L其中 U0c =1.82573.1?＝6.022m/s

V 28

因为u0

hc=19.9

u00.175?L5.880.175＝19.9＝0.0338m

802.982.7.1.2板上充气液层的阻力hl

本设备分离苯-甲苯混合物系，即液相为碳氢化合物，可取充气系数E0＝0.5，依式计算：

hl＝E0HL＝0.5×0.06＝0.03m

2.7.1.3液体表面张力所形成的阻力（此力很小，可忽略不计。） ∴气体流经一层浮阀塔的压强降所相当的液注高度为： hp=hc+hl+hδ=0.0338＋0.03＝0.0638 m

单板压降△Pp=0.06302×806.85×9.81=0.489916Pa<0.7kPa,故满足要求。 2.7.2淹塔

为了防止淹塔现象的发生，要求控制降液管中清液层高度Hd≤φ(HT+hW)，Hd可由下式计算，即： Hd＝hp＋hL+hd

2.7.2.1 气体通过塔板的压强降所相当的液注高度hp 前已算出: hp＝0.0638m

2.7.2.2 液体通过降液管的压头损失 因不设进口堰，故可由下式计算：

hd?0.153(Ls)2＝0.00098 m

lwh02.7.2.3 板上液层高度 前已选定板上液层高度为hL＝0.06m

则Hd＝0.0638+0.00098+0.06=0.12478m 取?=0.5,又已选定HT＝0.35m，hw＝0.051 m 则φ（HT+hW)＝0.5（0.35＋0.049）＝0.1995m 可见： Hd＜φ（HT+hW)，符合防止淹塔的要求。 2.7.3雾沬夹带

29

按下两式计算泛点率，即：

Vs泛点率＝?V?L??V?V?1.36LSZL?100% （a）

KCFA?Vs及 泛点率＝?L??V0.78KCFA??100% (b)

板上液体流径长度 ZL＝D－2Wd ＝1.4-2×0.0868=1.2264m 板上液流面积 Aa=AT-2Af=1.54-0111×2=1.3181m2

苯-甲苯可按正常系统按附表取物性系数K＝1.0，又由图查得泛点负荷系数CF＝0.120,将以上数值代入（a）式中，得：

2.760.878??1.36?0.0019?1.2264802.98?2.76泛点率＝＝36.61%

1?0.12?1.318又按式（b）计算泛点率，得：

泛点率＝36.61%

为避免过量雾沬夹带，应控制泛点率不超过80%。根据上两泛点式计算出的两泛点率都在80%以下，故可知雾沬夹带量eV<0.1kg(液)/kg(气)能够满足要求。

2.8 塔板负荷性能图 2.8.1雾沬夹带线

依式（a）计算,即：

Vs泛点率＝?V?L??V?1.36LSZL?100% （a）

KCFA? 对于一定的物系及一定的塔板结构，式中?V 、?l、Aa、K、CF 及ZL均为已知值，相应的eV＝0.1的泛点率上限值亦可确定，将各已知值代入上式，便得按泛点率＝80%计算如下：

Vs2.76?1.36Ls?1.2264802.98?2.76＝0.8

0.12?01.31830

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