精馏塔工艺工艺设计方案计算
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---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------精馏塔塔设计及相关计算2011板式精馏塔设计任务书板式精馏塔的设计选型及相关计算设计计算满足生产要求的板式精馏塔,包括参数选定、塔主题设计、配套设计及相关设计图Administrator 09 级化工 2 班xx2011/12/11/ 27目录板式精馏塔设计任务....................................... 3一.设计题目. (3)二.操作条件 (3)三.塔板类型 (3)四.相关物性参数 ................................................ 3 五.设计内容 .................................................... 3设计方案 ...................................错误!未定义书签。
一.设计方案的思考 .............................................. 6 二.工艺流程 . (6)板式精馏塔的工艺计算书 ................................... 7一.设计方案的确定及工艺流程的说明............................... 二.全塔的物料衡算 ............................................... 三.塔板数的确定 ................................................. 四.塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算................... 五.精馏段的汽液负荷计---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 算 ......................................... 六.塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 ............................... 七.塔板负荷性能图 ...............................................筛板塔设计计算结果 .....................错误!未定义书签。
2 精馏塔的工艺计算2.1精馏塔的物料衡算2.1.1基础数据 (一)生产能力:10万吨/年,工作日330天,每天按24小时计时。
(二)进料组成:乙苯212.6868Kmol/h ;苯3.5448 Kmol/h ;甲苯10.6343Kmol/h 。
(三)分离要求:馏出液中乙苯量不大于0.01,釜液中甲苯量不大于0.005。
2.1.2物料衡算(清晰分割)以甲苯为轻关键组分,乙苯为重关键组分,苯为非轻关键组分。
01.0=D HK x ,005.0=W LK x ,表2.1 进料和各组分条件由《分离工程》P65式3-23得:,1,,1LKi LK Wi HK D LK Wz xD Fx x =-=--∑ (式2. 1)2434.13005.001.01005.0046875.0015625.08659.226=---+⨯=D Kmol/hW=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/h 0681.1005.06225.21322=⨯==W X W ,ωKmol/h编号 组分 i f /kmol/h i f /% 1 苯 3.5448 1.5625 2 甲苯 10.6343 4.6875 3 乙苯 212.6868 93.7500总计226.86591005662.90681.16343.10222=-=-=ωf d Kmol/h 132434.001.02434.1333=⨯==D X D d ,Kmol/h5544.212132434.06868.212333=-=-=d f ωKmol/h表2-2 物料衡算表2.2精馏塔工艺计算2.2.1操作条件的确定 一、塔顶温度纯物质饱和蒸气压关联式(化工热力学 P199):CC S T T x Dx Cx Bx Ax x P P /1)()1()/ln(635.11-=+++-=-表2-3 物性参数注:压力单位0.1Mpa ,温度单位K编号 组分 i f /kmol/h 馏出液i d 釜液i ω 1 苯 3.5448 3.5448 0 2 甲苯 10.6343 9.5662 1.0681 3 乙苯 212.6868 0.1324 212.5544总计226.865913.2434213.6225组份 相对分子质量临界温度C T 临界压力C P苯 78 562.2 48.9 甲苯 92 591.841.0 乙苯106617.236.0名称 A B CD表2-3饱和蒸汽压关联式数据以苯为例,434.02.562/15.3181/1=-=-=C T T x1.5)434.033399.3434.062863.2434.033213.1434.098273.6()434.01()(635.11-=⨯-⨯-⨯+⨯-⨯-=-CS P P In01.02974.09.48)1.5ex p(a S P MPa P =⨯=⨯-=同理,可得MPa P b 1.00985.00⨯=露点方程:∑==ni ii p p y 11,试差法求塔顶温度表2-4 试差法结果统计故塔顶温度=105.5℃二、塔顶压力塔顶压力Mpa p 1.0013.1⨯=顶 三、塔底温度苯 -6.98273 1.33213 -2.62863 -3.33399 甲苯 -7.28607 1.38091 -2.83433 -2.79168 乙苯-7.486451.45488-3.37538-2.23048泡点方程:p x pni ii =∑=10试差法求塔底温度故塔底温度=136℃四、塔底压力塔底压力Mpa p 1.0013.1⨯=底 五、进料温度进料压力为Mpa p 1.0013.1⨯=进,泡点方程:p x pni ii =∑=1试差法求进料温度故进料温度=133℃六、相对挥发度的计算据化学化工物性数据手册,用内插法求得各个数据5.105=顶t ℃,961.5=苯α514.2=甲苯α1=乙苯α;136=底t ℃,96.1=甲苯α1=乙苯α; 133=进t ℃,38.4=苯α97.1=甲苯α1=乙苯α综上,各个组份挥发度见下表据清晰分割结果,计算最少平衡级数。
第三章 精馏塔工艺设计计算塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。
根据塔内气液接触构件的结构形式,可分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔内设置一定数量的塔板,气体以鼓泡或喷射形势穿过板上的液层,进行传质与传热,在正常操作下,气象为分散相,液相为连续相,气相组成呈阶梯变化,属逐级接触逆流操作过程。
本次设计的萃取剂回收塔为精馏塔,综合考虑生产能力、分离效率、塔压降、操作弹性、结构造价等因素将该精馏塔设计为筛板塔。
3.1 设计依据[6]3.1.1板式塔的塔体工艺尺寸计算公式 (1) 塔的有效高度T TTH E N Z )1(-= (3-1) 式中 Z –––––板式塔的有效高度,m ; N T –––––塔内所需要的理论板层数; E T –––––总板效率; H T –––––塔板间距,m 。
(2) 塔径的计算uV D Sπ4=(3-2) 式中 D –––––塔径,m ;V S –––––气体体积流量,m 3/s u –––––空塔气速,m/su =(0.6~0.8)u max (3-3) VVL Cu ρρρ-=m a x (3-4) 式中 L ρ–––––液相密度,kg/m 3V ρ–––––气相密度,kg/m 3C –––––负荷因子,m/s2.02020⎪⎭⎫⎝⎛=L C C σ (3-5)式中 C –––––操作物系的负荷因子,m/sL σ–––––操作物系的液体表面张力,mN/m 3.1.2板式塔的塔板工艺尺寸计算公式 (1) 溢流装置设计W O W L h h h += (3-6) 式中 L h –––––板上清液层高度,m ; OW h –––––堰上液层高度,m 。
32100084.2⎪⎪⎭⎫⎝⎛=Wh OWl L E h (3-7)式中 h L –––––塔内液体流量,m ; E –––––液流收缩系数,取E=1。
hTf L H A 3600=θ≥3~5 (3-8)006.00-=W h h (3-9) '360000u l L h W h=(3-10)式中 u 0ˊ–––––液体通过底隙时的流速,m/s 。
2 精馏塔的工艺计算精馏塔的物料衡算基础数据 (一)生产能力:10万吨/年,工作日330天,每天按24小时计时。
(二)进料组成:乙苯h ;苯 Kmol/h ;甲苯h 。
(三)分离要求:馏出液中乙苯量不大于,釜液中甲苯量不大于。
物料衡算(清晰分割)以甲苯为轻关键组分,乙苯为重关键组分,苯为非轻关键组分。
01.0=D HK x ,005.0=W LK x ,表 进料和各组分条件由《分离工程》P65式3-23得:,1,,1LKi LK Wi HK D LK Wz xD Fx x =-=--∑ (式2. 1)2434.13005.001.01005.0046875.0015625.08659.226=---+⨯=D Kmol/hW=F-D=0681.1005.06225.21322=⨯==W X W ,ω编号 组分 i f /kmol/hi f /% 1 苯 2 甲苯 3 乙苯总计1005662.90681.16343.10222=-=-=ωf d 132434.001.02434.1333=⨯==D X D d ,5544.212132434.06868.212333=-=-=d f ω表2-2 物料衡算表精馏塔工艺计算操作条件的确定 一、塔顶温度纯物质饱和蒸气压关联式(化工热力学 P199):CC S T T x Dx Cx Bx Ax x P P /1)()1()/ln(635.11-=+++-=-表2-3 物性参数注:压力单位,温度单位K编号 组分 i f /kmol/h馏出液i d釜液i ω 1 苯 0 2 甲苯 3 乙苯总计组份 相对分子质量临界温度C T 临界压力C P苯 78 甲苯 92乙苯106名称 A B C D表2-3饱和蒸汽压关联式数据以苯为例,434.02.562/15.3181/1=-=-=C T T x1.5)434.033399.3434.062863.2434.033213.1434.098273.6()434.01()(635.11-=⨯-⨯-⨯+⨯-⨯-=-CS P P In01.02974.09.48)1.5ex p(a S P MPa P =⨯=⨯-=同理,可得MPa P b 1.00985.00⨯=露点方程:∑==ni ii p p y 11,试差法求塔顶温度表2-4 试差法结果统计故塔顶温度=℃二、塔顶压力塔顶压力Mpa p 1.0013.1⨯=顶 三、塔底温度苯甲苯乙苯泡点方程: p x p ni i i =∑=10试差法求塔底温度故塔底温度=136℃四、塔底压力塔底压力Mpa p 1.0013.1⨯=底 五、进料温度进料压力为Mpa p 1.0013.1⨯=进,泡点方程: p x p ni i i =∑=1试差法求进料温度故进料温度=133℃六、相对挥发度的计算据化学化工物性数据手册,用内插法求得各个数据5.105=顶t ℃,961.5=苯α514.2=甲苯α1=乙苯α;136=底t ℃,96.1=甲苯α1=乙苯α; 133=进t ℃,38.4=苯α97.1=甲苯α1=乙苯α综上,各个组份挥发度见下表据清晰分割结果,计算最少平衡级数。
精馏塔的计算对于要完成多组分分离设备的最终设计,必须使用严格算法,但是近似算法可以为严格计算提供合适的迭代变量初值,因此本设计中采用两种方法相结合,并以计算机进行数值求解的方式来确定各级上的温度、压力、流率、气液组成和理论板数。
计算过程描述如下:第一步确定关键组分塔Ⅰ重关键组分(HK):四氯化硅(SiCl4)轻关键组分(LK):三氯氢硅(SiHCl3) 轻组分(LNK):二氯硅烷(SiH2Cl2)塔Ⅱ重关键组分(HK):三氯化硅(SiHCl3)轻关键组分(LK):二氯硅烷(SiH2Cl2) 重组分(HNK):四氯化硅(SiCl4)塔Ⅰ塔顶42℃SiH2Cl2 1.167397 1.916284 馏出液中SiHCl3质量含量>=93.946釜液中SiCl4质量含量>=94.000SiHCl315.3096 25.13082塔釜78℃SiCl444.44285 72.95299塔Ⅱ塔顶35℃SiH2ClⅠ塔塔顶出料流量Ⅰ塔塔顶出料组成馏出液中SiH2Cl2质量含量>=99.600釜液中SiHCl3质量含量>=99.500SiHCl3塔釜65℃SiCl4第三步用FUG简捷计算法求出MESH计算的初始理论板数组分塔Ⅰ塔Ⅱ进塔组成/% 塔顶组成/% 塔釜组成/% 进塔组成/% 塔顶组成/% 塔釜组成/% SiH2Cl2 1.916284 7.221959 0 7.221959 99.67945 0.374527 SiHCl325.13072 92.62967 0.751706 92.62967 0.320551 99.46612 SiCl472.95299 0.148369 99.24829 0.148369 0 0.159357 Σ100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.002.由Fenske公式计算mNlg lg LK HKLK HKd d w w Nm a-轾骣骣犏琪琪琪琪犏桫桫臌=3.由恩特伍德公式计算最小回流比,,1()i i Fim i i D m m i x q R x R a a q a a q üï=-ï-ï?ýï=ï-ïþåå4.由芬斯克公式计算非清晰分割的物料组成()1i i Nm HK i HK HK f w d w a -=骣琪+琪桫 ,()()1NmHK i i HK HK i NmHK i HKHK d f w d d w a a--骣琪琪桫=骣琪+琪桫5.由Kirkbride 经验式确定进料位置0.2062,,,,HK F LK WR S LK F HK D z x N W N z x D 轾骣骣骣犏琪琪琪=琪犏琪琪桫犏桫桫臌6.由吉利兰关系式计算理论板数即0.56680.750.75Y X=-式中1m R R X R -=+ ,1mN N Y N -=+ 第四步 由MESH 方程计算理论板数 1. 用FUG 简捷计算法得到的理论板数N 和进料位置M 作为初始值,初始化汽液流量j V 和j L 。
2.精馏塔工艺计算2.1塔的物料衡算2.1.1料液及塔顶,塔底产品含乙醇的摩尔分率F:原料液流量(kmol/s) xF:原料组成(摩尔分率,下同)D:塔顶产品流量(kmol/s) xD:塔顶组成W:塔底残液流量(kmol/s) xW:塔底组成2.1.2进料2.1.3物料衡算2.2有关的工艺计算2.2.1原料液的平均摩尔质量:Mf =xfMOHCHCH23+(1-xf)MOH2=0.1934⨯46+(1-0.1934)⨯18=23.4kg/kmol 同理可求得:MD =42.6972kg/kmol MW=18.5544kg/kmol45 C下,原料液中ρOH2=971.1kg/m3,ρOHCHCH23=735kg/m3由此可查得原料液,塔顶和塔底混合物的沸点,以上计算结果见表6。
表6 原料液`馏出液与釜残夜的流量与温度2.3 最小回流比及操作回流比的确定如图所示的乙醇-水物系的平衡曲线,具有下凹的部分,当操作线与q线的交点尚未落到平衡线上之前,操作线已与平衡线相切,如图中点g所示。
点g附近已出现恒浓区,相应的回流比便是最小回流比。
对于这种情况下的Rmin的求法只能是通过作图定出平衡线的切线之后,再由切线的截距或斜率求之。
如图1-63所示,可用下式算出:1min min +R R =1934.08814.037.08814.0-- ⇒ R min =2.889可取操作回流比R=1.5⨯2.889=4.3342.4 全凝器冷凝介质的消耗量塔顶全凝器的热负荷:Q C =(R+1)D(I VD -I LD ) 可以查得I VD =1266kJ/kg I LD =253.9kJ/kg,所以 Q C =(1.612+1)⨯2.0330⨯(1266-253.9)=5317.45kJ/h取水为冷凝介质,其进出冷凝器的温度分别为25 C 和35 C 则 平均温度下的比热c pc =4.174kJ/kg C,于是冷凝水用量可求 W C =)(c Q 12pc C t t -=)2535(174.445.5317-⨯=127.4kg/h4.精馏塔主体尺寸计算4.3提留段塔径的计算1t 2DF t t +=705.91258.9983.83=+=℃查t-x-y 图在91.705℃下:0552.0=x A, A y 3273.0= 9448.0=xB, B y 6727.0=KmolKg xM xM MBAL/5456.199448.0180552.04621=⨯+⨯=+=M g =M 1y A +M 2y B =46⨯0.3273+18⨯0.6727=27.1644 kg/kmol 汽塔气相平均密度 v ρ=RTPM g=)705.91273(314.81644.27325.101+⨯⨯=0.9077 kg/m 3x AW =LA Mx M 1=5456.190552.046⨯=0.1299x BW =1-x AW =0.8701 汽塔的液相平均密度 在91.705℃下查表得:A ρ=729.5 kg/m 3B ρ=964.3 kg/m 3Lρ1=AAWx ρ+BBWx ρ=7295.01299.0+9643.08701.0=1.0804 L ρ=925.6 kg/m 3V=(R+1)D=(4.334+1)⨯8.057=42.976 kmol/h v B =vg 3600 vM ρ⨯ =9077.036001644.27976.42⨯⨯=0.3573 m/sL '=L+qF=8.811+1⨯10.09=18.901 kmol/h L 3=LLML ρ⨯3600'=6.92536005456.19901.18⨯⨯=0.1109⨯103-m 3/s查化工数据手册求取:A σ=16.1 mN/mB σ=60.05 mN/m5.塔高的确定:Z=(TT E N -1)H T =(7968.015-1)⨯0.45=8.02 m塔板结构尺寸的确定: ● 溢流装置● 由于塔径小于800mm,所以采用单溢流弓形降液管,平行受液盘及平行溢流堰, 取堰长L w =0.66D,即L w =0.66⨯0.3=0.198m 出口堰高HW=H1-HOW,66.0=DLw,则H ow =m 003.0)0198.02412.0(1100084.232=⨯⨯H w =H l - H OW =0.06-0.003=0.057m 降液管的宽度W d 与降液管的面积A f 由66.0=Dlw,125.0Dw d ,=tf A A 0.0700W d =0.125⨯0.3=0.0375mA f =0.07⨯3202.04m D=π停留时间(03.25100899.045.0005.03s LsHtAf =⨯⨯=⋅=- 〉5S 符合要求)降液管底隙高度Ho h o =h w -0.006=0.051m 取边缘宽度取边缘宽度为W C =0.03m 安定区宽度安定区宽度为W S =0.050m 开孔区面积A a X=(2-D W d +W S )=)050.00375.0(23.0+-=0.0625mR=-2D W C =0.15-0.03=0.12mA a =2[x 222180R xR π+-sin 1-Rx =0.068m 2。
第三章 精馏塔工艺设计计算塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。
根据塔内气液接触构件的结构形式,可分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔内设置一定数量的塔板,气体以鼓泡或喷射形势穿过板上的液层,进行传质与传热,在正常操作下,气象为分散相,液相为连续相,气相组成呈阶梯变化,属逐级接触逆流操作过程。
本次设计的萃取剂回收塔为精馏塔,综合考虑生产能力、分离效率、塔压降、操作弹性、结构造价等因素将该精馏塔设计为筛板塔。
3.1 设计依据[6]3.1.1板式塔的塔体工艺尺寸计算公式 (1) 塔的有效高度T TTH E N Z )1(-= (3-1) 式中 Z –––––板式塔的有效高度,m ; N T –––––塔内所需要的理论板层数; E T –––––总板效率; H T –––––塔板间距,m 。
(2) 塔径的计算uV D Sπ4=(3-2) 式中 D –––––塔径,m ;V S –––––气体体积流量,m 3/s u –––––空塔气速,m/su =(0.6~0.8)u max (3-3) VVL Cu ρρρ-=max (3-4) 式中 L ρ–––––液相密度,kg/m 3V ρ–––––气相密度,kg/m 3C –––––负荷因子,m/s2.02020⎪⎭⎫⎝⎛=L C C σ (3-5)式中 C –––––操作物系的负荷因子,m/sL σ–––––操作物系的液体表面张力,mN/m 3.1.2板式塔的塔板工艺尺寸计算公式 (1) 溢流装置设计W OW L h h h += (3-6) 式中 L h –––––板上清液层高度,m ; OW h –––––堰上液层高度,m 。
32100084.2⎪⎪⎭⎫⎝⎛=Wh OWl L E h (3-7)式中 h L –––––塔内液体流量,m ; E –––––液流收缩系数,取E=1。
hTf L H A 3600=θ≥3~5 (3-8)006.00-=W h h (3-9) '360000u l L h W h=(3-10)式中 u 0ˊ–––––液体通过底隙时的流速,m/s 。
(2) 踏板设计开孔区面积a A :⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=-r x r x r x A a 1222sin 1802π (3-11)式中 ()s d W W Dx +-=2 c W Dr -=2开孔数n :2155.1t A n a=(3-12) 式中 a A –––––鼓泡区面积,m 2; t –––––筛孔的中心距离,m 。
200907.0⎪⎭⎫⎝⎛==t d A A a φ (3-13)3.1.3筛板流体力学验算(1) 塔板压降g h P L P P ρ=∆ (3-14) σh h h h l c P ++= (3-15) 式中 c h –––––与气体通过筛板的干板压降相当的液柱高度,m 液柱;l h –––––与气体通过板上液层的压降相当的液柱高度,m 液柱; σh –––––与克服液体表面张力的压降相当的液柱高度,m 液柱。
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=L V c cu h ρρ2051.0 (3-16) 式中 0h –––––气体通过筛孔的速率,m/s ; 0c –––––流量系数。
()OW W L l h h h h +==ββ (3-17) fT sa A A V u -=(3-18)V a u F ρ=0 (3-19) 式中 0F –––––气相动能因子,()121m s kg ⋅a u –––––通过有效传质区的气速,m/s ; T A –––––塔截面积,m 2。
04gd h L Lρσσ=(3-20) (2) 液沫夹带2.36107.5⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⨯=-f Ta L V h H u e σ (3-21) 式中 V e –––––液沫夹带量,kg 液体/kg 气体; f h –––––塔板上鼓泡层高度,m 。
(3) 漏液()VL L h h C u ρρσ-+=13.00056.04.40min ,0 (3-22)min,00u u K =(3-23)式中 K –––––稳定系数,无因次。
K 值的适宜范围是1.5~2。
(4) 液泛d L P d h h h H ++= (3-24) 式中 d H –––––降液管中清液层高度,m 液柱;d h –––––与液体流过降液管的压降相当的液柱高度。
()203'153.0153.0u hl L h W sd =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= (3-25) 式中 u 0ˊ–––––液体通过底隙时的流速,m/s 。
()W T d h H H +≤ϕ (3-26)式中 ϕ–––––安全系数,对易发泡物系,ϕ=0.3~0.5。
3.2 设计计算3.2.1精馏塔的塔体工艺尺寸计算由Aspen 模拟结果知全塔的气相、液相平均物性参数如表3-1。
表3-1 物性参数表1. 塔径的计算查5-1史密斯关联图[6],图的横坐标为:1203.0685.3427.8324604.236000197.036002121=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛V L L L Vhρρ取塔板间距H T =0.50m ,板上液层高度L h =0.08m ,则L T h H - =0.50-0.006=0.42m查图[6]5-1的C 20=0.09,由式3-5得:0878.020675.179.0202.02.020=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫⎝⎛=L C C σ由式3-4得:32.1685.3685.3427.8320878.0max =-⨯=-=V V L Cu ρρρ(m/s ) 取安全系数[6]为0.7,由式3-3得空塔气速为: u=0.7u max =0.7×1.32=0.924( m/s ) 由式3-2得塔径为:84.1924.014.34604.244=⨯⨯==uV D Sπ(m )按标准塔径圆整后为: D=2.000m 塔截面积为: 14.34414.342=⨯==D A T π(m 2) 实际空塔气速为: 784.014.34604.2===T S A V u (m/s ) 2. 精馏塔有效高度的计算Aspen 模拟结果N T =20,由式3-1得有效塔高为:5.195.015.020)1(=⨯⎪⎭⎫⎝⎛-=-=T T T H E N Z (m ) 3.2.2 塔板主要工艺尺寸的计算1. 溢流装置的计算因塔径D=2.0 m ,可选用单溢流弓形降液管,采用凹形受液盘[6]。
各项计算如下: (1) 堰长W l4.10.27.07.0=⨯==D l W (m )(2) 溢流堰高度W h由式3-7得堰上液层高度OW h 为:039.04.136000197.0110004.2810004.283232=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=WhOWl L E h (m )由式3-6得溢流堰高度为:041.0039.008.0=-=-=OW L W h h h (m )(3) 弓形降液管宽度W d 和截面积f A由D l w=0.7,查图[6]5-7 弓形降液管的参数图得: 088.0=Tf A A 15.0=D W d2763.014.3088.0088.0=⨯=⨯=T f A A (m 2)30.0215.015.0=⨯=⨯=D W d (m )依式3-8验算液体在降液管中的停留时间,即01.736000197.05.02763.036003600=⨯⨯⨯==hTf L H A θ(s )>5(s )故降液管设计合理。
(4) 降液管底隙高度0h由式3-10得降液管底隙高度0h 为:035.04.04.136000197.03600'360000=⨯⨯⨯==u l L h W h (m )由式3-9得:006.0035.0041.00=-=-h h W (m )故降液管底隙高度设计合理。
2. 塔板布置(1) 塔板的分块因D≥800mm ,故塔板采用分块式。
查[6]表5-3得,塔板分为5块。
(2) 边缘区宽度确定取W s =W s ′=0.08m ,W c =0.05m 。
(3) 开孔区面积计算由式3-11可算得开孔区面积如下:()()62.008.03.020.22=+-=+-=s d W W D x (m ) 95.005.020.22=-=-=c W D r (m )()212221222175.295.062.0sin 18095.014.362.095.062.02sin 1802m r x r x r x A a =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+-⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=--π (4) 筛孔计算及其排列本次设计所处理的物系无腐蚀性,可选用δ=4 mm 碳钢板,取筛孔直径d 0=5 mm 。
筛孔按三角形排列,取孔中心距t 为[6]:155330=⨯==d t (mm )由式3-12得筛孔数目n 为:11165015.0175.2155.1155.122=⨯==t A n a 个 由式3-13得开孔率为:%1.10101.0015.0005.0907.0907.02200==⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛==t d A A a φ气体通过阀孔的气速为:2.11175.2101.04604.200=⨯==A V u S (m/s ) 3.2.3 筛板的流体力学验算1. 塔板压降(1) 干板阻力c h 的计算由式3-16得干板阻力c h 为:d 0/δ=5/3=1.67,查图[6]5-10得,C 0=0.76,由式3-16得干板阻力c h 为:415.0427.832685.3772.02.11051.0051.022=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=L V c cu h ρρ m 液柱 (2) 气体通过液层的阻力l h 计算由式3-18得:8592.02763.014.34604.2=-=-=f T s a A A V u (m/s )由式3-19得:7.1685.38592.00=⨯==V a u F ρ ()2121m s kg ⋅ 查图[6]5-11得,β=0.53 由式3-17得l h 为:()042.008.053.0=⨯=+==OW W L l h h h h ββ m 液柱(3) 液体表面张力的阻力计σh 算由式3-20得σh 为:0017.0005.081.9427.83210675.174430=⨯⨯⨯⨯==-gd h L L ρσσ m 液柱由式3-15得气体通过每层塔板的总阻力h p 为:0852.00017.0042.00415.0=++=++=σh h h h l c P m 液柱由式3-14得气体通过每层塔板的压降为:8.69581.9427.8320852.0=⨯⨯==∆g h P L P P ρPa <700Pa (设计允许值)2. 液面落差对于筛板塔,液面落差很小,因此可以忽略液面落差的影响。