化工原理课程设计

D?4VS4?0.404??0.738m ?u3.14?0.944按标准塔径圆整后为D?0.8m。 塔截面积为:

AT?0.785D2?0.785?0.82?0.503m2

u?vS0.404??0.803m/s AT0.503(2)精馏塔有效高度的计算 精馏段有效高度为:

Z精?(N精-1)HT?(10-1)?0.4?3.6m

提馏段有效高度为:

Z提?(N提-1)HT?(12-1)?0.4?4.4m

全塔有效高度Z=8m

5.2.3.塔板主要工艺尺寸的计算

(1)溢流装置计算

因塔径D?0.8m,可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lw

取 lw?0.66D?0.66?0.8?0.53m ② 溢流堰高度hw

由hw?hL?how,选用平直堰,堰上液层高度how由下式计算,即:

Lh232.84how??E?()

1000lw近似取E=1,则how2.840.0011?360023??1?()?0.011m 10000.53取板上清液层高度hL?60mm 故hw?hL?how?0.06?0.011?0.049m

③ 弓形降液管宽度Wd和截面积Af: 由lwD?0.66,查 弓形降液管参数图得:

AfAT?0.0722 WdD?0.124

则:Af?0.0722?0.503?0.0363m2,Wd?0.124?0.8?0.0992m 验算液体在降液管中停留时间,即:

??3600AfHTLh?3600?0.0363?0.4?13.2s?5s

0.0011?3600故降液管设计合理。

④ 降液管底隙的流速u'0?0.1m/s,则:

h0?Lh0.0011?3600??0.0208m

3600lwu'03600?0.53?0.1hw?h0?0.049?0.0208?0.0282m?0.006m

故降液管底隙高度设计合理。 选用凹形受液盘,深度h'w?50mm。 (2)塔板布置

① 塔板的分块。因D?800mm,故塔板采用分块式。查塔板块数表得塔板分为4块。

② 边缘区宽度确定:

取Ws?W's?0.065m,Wc?0.035m

③ 开孔区面积计算。开孔区面积Aa计算为:

Aa?2(xr2?x2?xr2sin?1) 180r?其中 x?D2?(Wd?Ws)?0.4?(0.0992?0.065)?0.2358m r?D2?Wc?0.4?0.035?0.365m 故

3.142?10.2358Aa?2?(0.2358?0.365?0.2358??0.365?sin)?0.318m21800.36522④ 筛孔计算及其排列。由于苯和甲苯没有腐蚀性,可选用??3mm碳钢板,取筛孔直径d0?5mm。筛孔按正三角形排列,取孔中心距t为:

t?3d0?3?5?15mm

筛孔数目n为:

n?1.158Aa1.158?0.318??1637 t20.0152

开孔率为:

??A0d5?0.907?(0)2?0.907?()2?10.1% Aat15气体通过筛孔的气速为:

u0?Vs0.404??12.58m/s A00.101?0.318

5.2.4.筛板的流体力学验算

(1)塔板压降

① 干板阻力hc计算。干板阻力由下式计算:

1?V?u0??hc???? ?2g?L?C0??2由d0??53?1.67,查筛板塔汽液负荷因子曲线图得C0?0.787 故hc?0.051?2.94?12.58?2???.?0.0475液柱

806.435?0.787?② 气体通过液层的阻力hl计算。气体通过液层的阻力hL由下式计算,即

h1??hL ua?Vs0.404??0.866m/s

AT?Af0.503?0.0363 F0?ua?V?0.867?2.94?1.48[kg12/(s?m12)]

??0.652029F0?0.185964由充气系数公式得ε=0.61 故h1??hL?0.61?(0.011?0.049)?0.0366.m 。

③ 液体表面张力的阻力h?计算。液体表面张力所产生的阻力h?由下式计算,即:

4?L4?20.64?10?3h????0.0021m

?Lgd0806.435?9.81?0.005

气体通过每层塔板的液柱高度hp按下式计算:

hp?hc?hl?h??0.0475?0.0366?0.0021?0.0862m液柱

气体通过每层塔板的压降为:

?pp?hp?Lg?0.0862?806.435?9.81?681.9Pa?0.7Kpa

(2) 液面落差

对于筛板塔,液面落差很小,且本设计的塔径和液流量均不大,故可忽略液面落差的影响。 (3) 液沫夹带 液沫夹带按下式计算:

ev=

5.7?10?6?L?ua??H?hf?T?? ??3.2 hf=2.5hL=2.5?0.06?0.15m

e?故:V5.7?10?6?L?ua??H?hf?T????3.25.7?10?6?0.866?????20.64?10?3?0.40?0.15?3.2?0.0148Kg /Kg 故

?0.1Kg /Kg 在本设计中液沫夹带量eV在允许的范围内。 (4) 漏液

对筛板塔,漏液点气速u0.min按下式计算:

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