年處理14萬噸混合芳烴精餾系統(tǒng)模擬及工藝設(shè)計

1、年處理14.2萬噸混合芳烴精餾系統(tǒng)模擬及工藝設(shè)計47第 1 章 物料衡算41.1 設(shè)計計算說明41.1.1 主要設(shè)計條件及技術(shù)參數(shù)41.1.2 設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)41.2 物料衡算71.2.1 苯塔物料衡算81.2.2 甲苯塔物料衡算81.2.3 對二甲苯塔物料衡算91.2.4 各塔物料衡算匯總101.3 核實清晰分割111.3.1 求解相對揮發(fā)度111.3.2 核實清晰分割14第 2 章 熱量衡算182.1 苯塔熱量衡算182.1.1 塔進料液代入熱量182.1.2 塔頂出料帶出液192.1.3 塔底餾出液中帶出的熱量192.1.4 塔頂冷凝器帶出的熱量202.1.5 塔釜蒸汽帶入的熱212.2

2、甲苯塔熱量衡算212.2.1 塔頂出料帶出的熱量212.2.2 塔底餾出液帶出的熱量222.2.3 塔頂冷凝器帶出的熱量222.2.4 塔釜再沸器加入的熱量23第 3 章 甲苯塔設(shè)備計算243.1 苯塔設(shè)計的主要依據(jù)和條件243.1.1 苯塔塔頂條件下的流量及物性參數(shù)243.1.2 塔釜條件下的流量及物性參數(shù)253.1.3 進料條件下的流量及物性參數(shù)273.1.4 精餾段的流量及物性參數(shù)283.1.5 提餾段流量及物性參數(shù)293.2 甲苯塔塔體工藝尺寸的計算303.2.1 塔徑的計算30安全系數(shù)：313.2.2 塔高的計算313.3 塔板主要工藝尺寸的計算323.3.1 溢流堰裝置的計算323

3、.3.2 塔板布置333.3.3 篩板的流體力學驗算353.4 塔板負荷性能圖373.4.1 霧沫夾帶線373.4.2 液泛線383.4.3 液相負荷上限383.4.4 漏液線383.4.5 液相負荷下限39第 4 章 甲苯塔附屬設(shè)備計算414.1 苯塔冷凝器設(shè)計及選型414.1.1 確定流體流動的空間414.1.2 熱負荷414.1.3 有效平均溫差414.1.4 初選冷凝器414.1.5 核算總傳熱系數(shù)414.1.6 換熱器內(nèi)流體的流動阻力434.1.7 甲苯冷凝器的有關(guān)參數(shù)444.2 再沸器444.3 回流罐的選擇454.4 泵的選型454.5 主要接管尺寸的選取464.5.1 進料管4

4、64.5.2 回流管464.5.3 釜液出口管474.5.4 塔頂蒸汽管474.5.5 加熱蒸汽管47第 1 章 物料衡算1.1 設(shè)計計算說明1.1.1 主要設(shè)計條件及技術(shù)參數(shù)1.年處理量:14.2萬噸混合芳烴2.生產(chǎn)方法：精餾3.生產(chǎn)時間：8000小時/年4.原料規(guī)格 表1-1 原料規(guī)格組分精餾原料組成 %（wt）苯53.000甲苯26.000二甲苯19.500C91.500合計100.05.各塔產(chǎn)品回收率T0201（苯塔）：99.9%（苯）T0202（甲苯塔）：99.5%(甲苯)T0203(二甲苯塔)：98.0%(二甲苯)6.操作壓力 表1-2 操作壓力項目T0201T0202T0203塔

5、頂（kPa）101.3101.3101.3塔底（kPa）140.3145.3180.31.1.2 設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 表1-3 各組分的相對分子質(zhì)量組分苯甲苯二甲苯異丙苯相對分子質(zhì)量（kg/kmol）78.1292.13106.16120.19表1-4 各組分的安托因常數(shù)組分ABCTmax（）Tmin（）苯20.79362788.51220.79103.856.85甲苯20.90653096.52219.48136.856.85對二甲苯20.98913346.65215.31166.8526.85正丙苯20.89903433.84207.14180.8537.85注：lnPs=A-B/(T+C) （

6、Ps：Pa；T：）表1-5 苯的物性常數(shù)表（101.325kPa）2溫度蒸汽壓毫米汞柱汽化熱卡/克分子密度克/厘米3熱容卡/克分子·表面張力達因/厘米黏度厘泊導熱系數(shù)×10-5卡/厘米·秒·1045.52981400.887331.64930.090.74235.82075.19880440.877432.02228.800.63834.930119.3379420.867532.44027.520.55434.040182.7778360.857332.96326.250.48533.150271.2777230.847033.48514.990.42

7、932.360391.4576060.836634.00823.740.38131.570550.8074820.825934.53022.500.34230.780757.6273530.815035.09821.270.30830.0904020.972180.803935.76920.060.27929.21001350.470770.792536.44118.850.25528.51102.31369300.780837.29217.660.23327.71202.96467760.768938.18816.490.21527.01303.74666140.756739.08415.3

8、20.19826.31404.67464460.744139.97914.170.18425.71505.76562690.731140.87513.040.17125.01607.03560830.717641.83111.920.16124.31708.50158880.703742.80110.820.15023.7表1-6 甲苯物性常數(shù)表2溫度蒸汽壓毫米汞柱汽化熱卡/克分子密度克/厘米3熱容卡/克分子·表面張力達因/厘米黏度厘泊導熱系數(shù)×10-5卡/厘米·秒·1012.42991950.876336.31929.710.66035.02021.8

9、3590820.867036.98928.510.58034.1續(xù)表1-6 甲苯物性常數(shù)表溫度蒸汽壓毫米汞柱汽化熱卡/克分子密度克/厘米3熱容卡/克分子·表面張力達因/厘米黏度厘泊導熱系數(shù)×10-5卡/厘米·秒·3036.66489670.857637.71327.370.51433.24059.15488490.848238.66726.220.45932.35092.10987290.838839.62125.070.41231.560138.9586050.829340.36923.940.37330.770203.7484790.819741.1

10、1822.810.34029.980291.2183490.810041.86621.690.31129.190406.7382160.800242.61520.590.28628.4100556.3180800.790343.36319.490.26427.7110746.5879390.780344.49718.410.24527.0120984.7077940.770045.63217.340.22826.31301278.476440.759546.46116.270.21325.61401635.774900.748847.30415.230.20025.01502.72773300

11、.737848.16414.190.18824.31603.40571640.726549.04813.170.17723.71704.20369910.715049.96012.610.16723.0表1-7 二甲苯物性常數(shù)表2溫度蒸汽壓毫米汞柱汽化熱卡/克分子密度克/厘米3熱容卡/克分子·表面張力達因/厘米黏度厘泊導熱系數(shù)×10-5卡/厘米·秒·10104280.877542.5130.220.70033.120103230.869043.0929.120.61532.630102130.860344.3028.020.54732.14018.931

12、100970.851645.5126.940.49131.55031.14599760.842746.4025.860.44430.96049.41798500.833747.2924.780.40430.47075.91197190.824548.1823.720.36929.880113.2695820.815249.0722.670.33929.290164.6294390.805849.9621.620.31328.6100233.6692910.796250.8520.580.28928.0110324.5891380.786551.7419.560.26827.4120442.12

13、89780.776652.6418.540.24926.8130591.5388130.766553.5417.530.23226.2140778.5786410.756154.4416.540.21725.61501009.484630.745655.3515.550.20424.91601290.882780.734856.2714.570.19224.31702.14880860.723857.2113.610.18123.6表1-8 異丙苯物性常數(shù)表2溫度蒸汽壓毫米汞柱汽化熱卡/克分子密度克/厘米3熱容卡/克分子·表面張力達因/厘米黏度厘泊導熱系數(shù)×10-5卡/厘米

14、·秒·101.70109840.870229.270.90032.7203.34108780.862128.260.78032.0306.22107670.853951.6327.260.68231.24011.00106510.845652.6626.270.60130.55018.62105290.837253.7025.280.53529.76030.31104030.828654.8424.300.47929.07047.63102700.820055.9923.320.43128.38072.54101330.811256.9122.350.39127.79010

15、7.4099900.802357.6021.390.35627.0100155.0298410.793258.2920.430.32626.4110218.9896870.784059.3919.490.30025.7120301.9895280.774760.4818.550.27725.1130404.1993620.765161.5317.620.25724.5140544.8691910.755462.5816.690.24023.9150714.0090130.745563.6315.780.22423.31601.212988290.735464.6814.870.21022.71

16、701.545186390.7225165.7313.970.19722.2表1-9 水的物性數(shù)據(jù)物質(zhì)分子式相對分子量比熱容（kJ·kg-1·K-1）2535水H2O18.024.1784.174 表1-10 蒸汽的物性數(shù)據(jù)物質(zhì)絕對壓強溫度汽化熱飽和水蒸氣8.08×103kPa1802049.4kJ/kg1.2 物料衡算本設(shè)計中的物系，二甲苯取對二甲苯，C9選取異丙苯。在以下的計算的過程中：1代表苯，2代表甲苯，3代表對二甲苯，3代表異丙苯。由表1-1和表1-3計算原料組分的摩爾分數(shù)為:XF1 =0.5913XF2=0.2435XF3=0.1565XF4=0.00

17、87原料的平均摩爾質(zhì)量M=0.5913×78.12+0.2435×92.13+0.1565×106.16+0.0087×120.19=86.29kg/kmol單位處理量Q=14.2×104×103/8000=17800kg/h=206.28kmol/h進料質(zhì)量流率：F1=17800×0.53=9434kg/h F2=17800×0.26=4628kg/h F3=17800×0.195=3471kg/h F3=17800×0.015=267kg/h摩爾流率：F1=206.281×0.59

18、13=121.974kmol/h F2=206.281×0.2435=50.229kmol/hF3=206.281×0.1565=32.283kmol/h F4=206.281×0.0087=1.795kmol/h1.2.1 苯塔物料衡算 F1=D1+W1 D1=9435.07kg/h F1XF=D1XD+W1XW 求得 W1=8364.93kg/h塔頂：質(zhì)量流率 d1=9435.07×0.999=9425.63kg/h d2=9435.07-9425.63=9.44kg/h d3=0 d4=0摩爾流率 d1=9425.63/78.12=120.66km

19、ol/h d2=9.44/92.13=0.1025kmol/h d3=0 d4=0 摩爾分數(shù)yD1=99.91% yD2=1-99.91%=0.09%塔底：質(zhì)量流率 w1=8364.93×0.001=8.36kg/h w2=8364.93-8.36-3471-267=4618.57kg/h w3=3471kg/h w4=267kg/h 摩爾流率 w1=8.36/78.12=0.1071kmol/h w2=4618.57/92.13=50.1310kmol/h w3=3471/106.16=32.6959kmol/h w4=267/120.19=2.2215kmol/h質(zhì)量分數(shù)：wW1

20、=0.1% wW2=4618.57/8364.93×100%=55.21% wW3=3471/8364.93×100%=41.49% wW4=267/8364.93×100%=3.19%摩爾分數(shù)：xW1=0.13% xW2=58.88% xW3=38.39% xW4=2.60%1.2.2 甲苯塔物料衡算進料F2=8364.93F2=D2+W2 D2=4637.74F2xF=D2xD+W2xW 求得 W2=3727.19塔頂：質(zhì)量流率 d1=8.36kg/h d2=4637.74×0.995=4614.55kg/h d3=4637.74-8.36-4614

21、.55=14.83kg/h 摩爾流率 d1=0.1071kmol/h d2=4614.55/92.13=50.0874kmol/h d3=14.83/106.16=0.1397kmol/h 質(zhì)量分數(shù) wD1=8.36/4637.74×100%=0.18% wD2=99.5%wD3=14.83/4637.74×100%=0.32% 摩爾分數(shù) yD1=0.21% yD2=99.51% yD3=0.28%塔底：質(zhì)量流率 w2=3727.19×0.001=3.73kg/h w3=3727.19-3.73-267=3456.46kg/h w4=267kg/h 摩爾流率 w2

22、=3.73/92.13=0.0405kmol/h w3=3456.46/106.16=32.5590kmol/h w4=2.2215kmol/h 質(zhì)量分數(shù) wW2=0.1% wW3=3456.46/3727.19×100%=92.74% wW4=267/3727.19×100%=7.16% 摩爾分數(shù) xW2=0.12% xW3=93.50% xW4=6.38%1.2.3 對二甲苯塔物料衡算進料F3=3727.19kg/hF3=D3+W3 D3=3526.93kg/hF3xF=D3xD+W3xW 求得 W3=200.26kg/h塔頂：質(zhì)量流率 d2=3.73kg/h d3=3

23、526.93×0.98=3456.39kg/h d4=3526.93-3.73-3456.39=66.81kg/h 摩爾流率 d2=0.0405kmol/h d3=3456.39/106.16=32.5683kmol/h d4=66.81/120.19=0.5559kmol/h 質(zhì)量分數(shù) wD2=3.73/3526.93×100%=0.11% wD3=98.0% wD4=66.81/3526.93×100%=1.89% 摩爾分數(shù) yD2=0.13% yD3=98.20% yD4=1.67%塔底：質(zhì)量流率 w3=200.26×0.001=0.20kg/h

24、w4=200.26-0.20=200.06kg/h 摩爾流率 w3=0.20/106.16=0.0019kmol/h w4=200.06/120.19=1.6645kmol/h 質(zhì)量分數(shù) wW3=0.1% wW4=99.9% 摩爾分數(shù) xW3=0.11% xW4=98.89%1.2.4 各塔物料衡算匯總表1-11苯塔物料衡算結(jié)果項目苯塔T0201苯甲苯對二甲苯C9進料F1摩爾分數(shù)mol%59.1324.3515.650.87質(zhì)量分數(shù)kg%532619.51.5摩爾流（kmol/h）121.97450.22932.2831.795質(zhì)量流率（kg/h)943446283471267塔頂D1摩爾分數(shù)

25、mol%99.910.09質(zhì)量分數(shù)kg%99.90.1摩爾流（kmol/h）120.65580.1025質(zhì)量流率（kg/h)9425.639.44塔釜W1摩爾分數(shù)mol%0.1358.8838.392.60質(zhì)量分數(shù)kg%0.155.2141.493.19摩爾流（kmol/h）0.107150.131032.69592.2215質(zhì)量流率（kg/h)8.364618.573471267表1-12 甲苯塔物料衡算結(jié)果項目甲苯塔T0202苯甲苯對二甲苯C9進料F2摩爾分數(shù)mol%0.1358.8838.392.60質(zhì)量分數(shù)kg%0.155.2141.493.19摩爾流率（kmol/h）0.107150

26、.131032.69592.2215質(zhì)量流率（kg/h)8.364618.573471267塔頂D2摩爾分數(shù)mol%0.2199.510.28質(zhì)量分數(shù)kg%0.1899.50.32摩爾流率（kmol/h）0.107150.08740.1397質(zhì)量流率（kg/h)8.364614.5514.83塔釡W2摩爾分數(shù)mol%0.1293.506.38質(zhì)量分數(shù)kg%0.192.747.16摩爾流率（kmol/h）0.040532.55902.2215質(zhì)量流率（kg/h)3.733456.46267表1-13二甲苯塔物料衡算結(jié)果項目對二甲苯塔T0202苯甲苯對二甲苯C9進料F3摩爾分數(shù)mol%0.1293

27、.506.38質(zhì)量分數(shù)kg%0.192.747.16摩爾流率（kmol/h）0.040532.55902.2215質(zhì)量流率（kg/h)3.733456.46267塔頂D3摩爾分數(shù)mol%0.1398.201.67質(zhì)量分數(shù)kg%0.11981.89摩爾流率（kmol/h）0.040532.56830.5559質(zhì)量流率（kg/h)3.733456.3966.81塔釡W3摩爾分數(shù)mol%00.1199.89質(zhì)量分數(shù)kg%00.199.9摩爾流率（kmol/h）00.00191.6645質(zhì)量流率（kg/h)00.20200.061.3 核實清晰分割1.3.1 求解相對揮發(fā)度用Aspen軟件通過嚴格計算

28、模擬的各塔溫度（）見表1-14。表1-14各塔溫度（）塔名稱進料塔頂塔底苯塔（T0201）96.680.3120.3甲苯塔（T0202）120.3111.0139.4對二甲苯塔(T0203)139.4138.9152.6用Antoine方程計算飽和蒸汽壓表1-15各物質(zhì)A.B.C值A(chǔ)BC苯20.79362788.51220.79甲苯20.90653096.52219.48對二甲苯20.98913346.65215.31異丙苯20.86503463.60209.78苯塔：塔頂溫度80.3，進料溫度120.3，塔釜溫度96.6塔頂各組分相對揮發(fā)度： 進料中各組分的相對揮發(fā)度： 塔釜各組分的相對揮發(fā)

29、度： 甲苯塔：塔頂溫度111.0，塔釜溫度139.4塔頂各組分的相對揮發(fā)度： 進料各組分相對揮發(fā)度：由苯塔得: 塔釜各組分相對揮發(fā)度： 對二甲苯塔：塔頂溫度138.9，塔釜溫度152.6 進料中各組分相對揮發(fā)度：由甲苯塔得： 塔釜各組分相對揮發(fā)度： 表1-16相對揮發(fā)度各組分的平均相對揮發(fā)度苯塔（T0201）2.44210.4430.226甲苯塔（T0202）5.0972.15510.534對二甲苯塔(T0203)3.794182411.3.2 核實清晰分割用underwood計算最小回流比，F(xiàn)enske計算最小理論板數(shù)。對苯塔清晰分割進行核實： 表1-17苯塔數(shù)據(jù)編號組分1苯2.4420.5

30、9130.99912甲苯10.24350.0009用試差法求得代入式： 代入上式：為了核實清晰分割的假設(shè)是否合理，計算塔頂流出液中對二甲苯的和異丙苯的含量：=同理： 可見苯塔清晰分割是合理的。對甲苯塔清晰分割進行核實：表1-18甲苯塔數(shù)據(jù)編號組分1苯5.0970.59130.00212甲苯2.1550.24350.99513二甲苯10.15650.0028用試差法求得： 代入式 核實甲苯塔清晰分割，計算塔頂異丙苯和塔釜液中苯的含量：=可見對甲苯塔清晰分割是合理的。對進行核實對二甲苯塔清晰分割：表1-19對二甲苯塔數(shù)據(jù)編號組分1苯3.7940.24350.00132甲苯1.8240.15650.

31、98203二甲苯10.00870.0167 核實清晰分割計算釜液中甲苯的含量： 可見對對二甲苯塔清晰分割是合理的。第 2 章 熱量衡算 2-1熱量衡算示意圖：進料帶入熱 ：塔頂出料帶出熱 ：冷凝器帶出熱：塔底出料帶出熱 ：再沸器加入熱2.1 苯塔熱量衡算以圖2-1所示為研究系統(tǒng)進行熱量衡算，選取0為計算基準：熱量衡算式+Q損2.1.1 塔進料液代入熱量 則定性溫度 表2-1各組分的比熱容（卡/克分子·）溫度苯（卡/克分子·）甲苯（卡/克分子·）對二甲苯（卡/克分子·）正丙苯（卡/克分子·）4032.96338.66744.5752.665033

32、.48539.62145.3853.7當 內(nèi)差法求得2.1.2 塔頂出料帶出液則定性溫度： 表2-2各組分的比熱容（卡/克分子·）溫度苯甲苯對二甲苯正丙苯4032.96338.66744.5752.485033.48539.62145.3853.52當 內(nèi)差法求得：2.1.3 塔底餾出液中帶出的熱量則定性溫度 表2-3各組分的比熱容（卡/克分子·）溫度苯甲苯對二甲苯正丙苯6034.00840.36946.1854.557034.53041.11847.0555.99當 內(nèi)差法求得：2.1.4 塔頂冷凝器帶出的熱量 卡/ 克分子 =8349卡/克分子 卡/ 克分子 =8216

33、卡/克分子求得t=80.3時×4.18585=30761.6kJ/kmol=8345.01×4.18585=34931.0 kJ/kmol冷卻水的用量：選用冷卻水，溫升 該溫度下2.1.5 塔釜蒸汽帶入的熱設(shè)塔釜熱損失為10%加熱蒸汽的消耗量：選用 氣壓的水蒸氣該溫度下水蒸汽的汽化熱為2.2 甲苯塔熱量衡算2.2.1 塔頂出料帶出的熱量則定性溫度表2-4各組分的比熱容（卡/克分子·）溫度苯甲苯對二甲苯正丙苯5033.48539.62145.3853.526034.00840.36946.1854.55當2.2.2 塔底餾出液帶出的熱量則定性溫度表2-5各組分的比熱

34、容（卡/克分子·）溫度苯甲苯對二甲苯正丙苯6034.00840.36946.1854.557034.53041.11847.0555.99=2.2.3 塔頂冷凝器帶出的熱量 卡/ 克分子 =7939卡/克分子 卡/ 克分子 卡/ 克分子 =7794卡/克分子 卡/ 克分子×4.18585=28943.48kJ/kmol =7924.5×4.18585=33170.77 kJ/kmol ×4.18585=37740.88kJ/kmol冷卻水的用量：2.2.4 塔釜再沸器加入的熱量 設(shè)塔釜熱損失為10%加熱蒸汽的用量 ：第 3 章 甲苯塔設(shè)備計算3.1 苯塔

35、設(shè)計的主要依據(jù)和條件（1）苯塔操作溫度塔頂溫度： 進料板溫度：塔釜溫度： 精餾段平均溫度：提餾段平均溫度：（2） 苯塔操作壓力塔頂壓力： 塔釜壓力： 進料板壓力： 精餾段平均壓力：提餾段平均壓力: 3.1.1 苯塔塔頂條件下的流量及物性參數(shù) (1)氣相平均相對分子質(zhì)量(2)液相平均相對分子質(zhì)量(3)氣相密度(4)液相密度t=110 t=120 求得t=111.0時 (5)液相黏度t=110 t=120 求得t=111.0時 (6)表面張力t=110 t=120 求得t=111.0時 3.1.2 塔釜條件下的流量及物性參數(shù) (1)氣相平均相對分子質(zhì)量(2)液相平均相對分子質(zhì)量(3)氣相密度(4)

36、液相密度t=130 t=140 求得t=139.4時 (5)液相黏度t=130 t=140 求得t=139.4時 (6)表面張力t=130 t=140 求得t=139.4時 3.1.3 進料條件下的流量及物性參數(shù) (1)氣相平均相對分子質(zhì)量 (2)液相平均相對分子質(zhì)量 (3)氣相密度 (4)液相密度t=120 t=130 求得t=120.3(5)液相黏度t=120 t=130 求得t=120.3 (6)表面張力t=120 t=130 求得t=120.3 3.1.4 精餾段的流量及物性參數(shù)(1)氣相平均相對分子質(zhì)量(2)液相平均相對分子質(zhì)量(3)氣相密度(4)液相密度(5)液相黏度(6)表面張力

37、(7)氣相流量摩爾流率：質(zhì)量流率： (8)液相流率摩爾流率：質(zhì)量流率：3.1.5 提餾段流量及物性參數(shù)(1)氣相平均相對分子質(zhì)量(2)液相平均相對分子質(zhì)量(3)液相密度（4）氣相密度(5)液相黏度(6)表面張力(7)氣相流率：摩爾流率：V提=V精質(zhì)量流率: (8)液相流率摩爾流率：L提=L精+質(zhì)量流率：提3.2 甲苯塔塔體工藝尺寸的計算3.2.1 塔徑的計算(1)精餾段塔徑：精餾段的氣液相體積流率為： 由 式中C由式計算其中可以從Smith關(guān)聯(lián)圖查到： 圖的橫坐標為取板間距 板上液層高度 從Smith關(guān)聯(lián)圖查得： 取安全系數(shù)為0.8 則空塔氣速為：圓整后塔徑為1.4m(2)提餾段塔徑：提餾段氣

38、液相體積流率為：取 從Smith關(guān)聯(lián)圖查得：取安全系數(shù)為0.8 則空塔氣速為：塔徑圓整為1.4m塔截面積： 實際空塔氣速為： 安全系數(shù)：精餾段: 提餾段： 安全系數(shù)在0.6-0.8之間，滿足要求。3.2.2 塔高的計算(1)塔頂空間 為了減少塔頂出口氣體中夾帶的液體量，塔頂空間取1.3m(2)塔底空間 塔底空間依據(jù)存液停留時間而定，一般選3-5min，選擇5min的停留時間，取=2.0m。(3)人孔為安裝檢修的需要，一般6-8層塔板處設(shè)置一個人孔，精餾段設(shè)置一個人孔，塔板間距0.6m，提餾段設(shè)置一個人孔，塔板間距0.6m，加料板處設(shè)置一個人孔，人孔間距0.6m。(4)裙座裙座的支撐高度3m(5

39、)封頭由公稱直徑D=1400mm，查得封頭0.35m所以塔高：3.3 塔板主要工藝尺寸的計算3.3.1 溢流堰裝置的計算采用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤(1)堰長 取 (2)溢流堰高度 選用平直堰，板上液層高度取板上清液層高度精餾段：提餾段：(3)弓形降液管寬度和截面積由， 查弓形降液管堰長與面積得到 故 驗算降液管內(nèi)停留時間：精餾段： 提餾段：故降液管可用(4)降液管底隙高度精餾段：取降液管底隙的流速提餾段; 取降液管底隙的流速3.3.2 塔板布置本設(shè)計塔徑，采用分塊式塔板，塔板分為4塊，以便通過人孔裝拆塔板。浮閥數(shù)目與排列精餾段：取閥孔動能因子F0=10，則空速為u0A=5.5496m

40、/s每層塔板上浮閥數(shù)目為：N=253個取邊緣寬度WC=0.06m，破沫區(qū)寬度WS=0.06m計算塔板上的鼓泡區(qū)面積，即：其中浮閥排列方式采用三角形叉排，取同一個模排的空心距t=75mm=53mm按N=253重新核算孔速及閥孔動能因子：閥孔氣速=5.5477m/s動能因子=5.5477×=9.9966動能因子變化不大，仍在812范圍內(nèi)塔板開孔率提留段：取閥孔動能因子F0=10，則空速為u0A=4.9660m/s每層塔板上浮閥數(shù)目為：N=245個取邊緣寬度WC=0.06m，破沫區(qū)寬度WS=0.06m計算塔板上的鼓泡區(qū)面積，即：其中浮閥排列方式采用三角形叉排，取同一個模排的空心距t=75m

41、m=55mm 按N=245重新核算孔速及閥孔動能因子：閥孔氣速=4.9509m/s動能因子=4.9509×=9.9696動能因子變化不大，仍在812范圍內(nèi)塔板開孔率3.3.3 篩板的流體力學驗算3.3.3.1 塔板壓降精餾段：(1)干板阻力計算臨界孔速：u0C =1.825=1.825=8.6593m/s閥孔氣速：u0=5.5477m/s ，小于其臨界閥孔氣速u0Cm液柱(2)氣體通過液層的阻力計算分離烴化液，液相為碳氫化合物，可取充氣系數(shù)=0.5液柱(3)液體表面張力的阻力計算液柱（4）氣體通過每層塔板的液柱高度液柱氣體通過每層塔板的壓降為：提餾段：(1)干板阻力計算臨界孔速：u0

42、C =1.825=1.825=7.7487m/s閥孔氣速：u0=4.9509m/s ，小于其臨界閥孔氣速u0Cm液柱(2)氣體通過液層的阻力計算分離烴化液，液相為碳氫化合物，可取充氣系數(shù)=0.5液柱(3)液體表面張力的阻力計算液柱(4)氣體通過每層塔板的液柱高度氣體通過每層塔板的壓降為：3.3.3.2 降液管校核為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高Hd應服從精餾段：液柱液柱液柱提餾段：液柱液柱故本設(shè)計中不會發(fā)生液泛。3.3.3.3 霧沫夾帶校核精餾段：板上液體流經(jīng)長度：ZL=D2wD=1.42×0.21=0.98板上液流面積：Ab=AT-2AF=1.53942×0.1447=

43、1.25m2取物性系數(shù)K=1.0，泛點負荷系數(shù)CF=0.134泛點率=小于80% ，滿足要求。提留段： 板上液體流經(jīng)長度：ZL=D2wD=1.42×0.21=0.98板上液流面積：Ab=AT-2AF=1.53942×0.1447=1.25m2取物性系數(shù)K=1.0，泛點負荷系數(shù)CF=0.134泛點率=小于80% ，滿足要求。3.3.3.4 漏液校核精餾段：當閥孔的動能因數(shù)F0<5時將會發(fā)生嚴重漏液，前面已算出F0A=9.9966，可見不會發(fā)生嚴重漏液。提餾段：當閥孔的動能因數(shù)F0<5時將會發(fā)生嚴重漏液，前面已算出F0B=9.9696，可見不會發(fā)生嚴重漏液。3.4

44、塔板負荷性能圖3.4.1 霧沫夾帶線精餾段： 據(jù)此可作出負荷性能圖的霧沫夾帶線整理得：VSA=2.063820.5267LSA提留段：整理得 VSB=1.849818.3987LSB3.4.2 液泛線精餾段：整理得：VSA2=16.080310555.4233LSA281.0072LSA2/3提留段：整理得：VSB2=12.59188345.8459LSB261.0602LSB2/33.4.3 液相負荷上限以作為液體在降液管中停留時間的下限 m3/s3.4.4 漏液線對于F1型重閥，依F0=5作為規(guī)定氣體最小負荷的標準，則精餾段：m3/s提留段：m3/s3.4.5 液相負荷下限取堰上液層高度hOW=0.006作為液相負荷下限條件，作出液相負荷下限線，該線為與氣相流量無關(guān)的豎直線。(LS)min=0.000836m3/s由以上作出塔板負荷性能圖，見圖3-1和圖3-2。圖3-1 精餾段塔板負荷性能圖 圖3-2 提留塔板段負荷性能圖由塔板負荷性能