分離乙醇-水混合液20萬(wàn)噸年的浮閥精餾塔設(shè)計(jì)

1、分離乙醇-水混合液（20萬(wàn)噸/年）的浮閥精憎塔設(shè)計(jì)第一章緒論1.1 概述塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可使氣（或汽）液或液液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到.相際傳質(zhì)及傳熱的目的?？稍谒O(shè)備中完成的常見的單元操作有：精儲(chǔ)、吸收、解吸和萃取等。止匕外，工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法凈制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等。在化工廠、石油化工廠、煉油廠等中，塔設(shè)備的性能對(duì)于整個(gè)裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各個(gè)方面，都有重大的影響。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，塔設(shè)備的投資費(fèi)用占整個(gè)工藝設(shè)備投資用的較大比例；它所耗用的鋼材重量在各類工藝設(shè)備中

2、也屬較多。因此，塔設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究，受到化工、煉油等行業(yè)的極大重視。塔設(shè)備經(jīng)過長(zhǎng)期發(fā)展，形成了形式繁多的結(jié)構(gòu)，以滿足各方面的特殊需要。為了便于研究和比較，人們從不同的角度對(duì)塔設(shè)備進(jìn)行分類。例如：按操作壓力分為加壓塔、常壓塔和減壓塔；按單元操作分為精儲(chǔ)塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反應(yīng)塔和干燥塔；按形成相際接觸界面的方式分為具有固定相界面的塔和流動(dòng)過程中形成相界面的塔；也有按塔釜形式分類的。但是長(zhǎng)期以來(lái)，最常用的分類是按塔的內(nèi)件結(jié)構(gòu)分為板式塔和填料塔兩大類，還有幾種裝有機(jī)械運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的塔。在板式塔中，塔內(nèi)裝有一定數(shù)量的塔盤，氣體以鼓泡或噴射的形式穿過塔盤上的液層使兩相密切接觸，進(jìn)行傳質(zhì)。兩相的組分濃

3、度沿塔高呈階梯式變化。在填料塔中,塔內(nèi)裝填一定段數(shù)和一定高度的填料層,液體沿填料表面呈膜狀向下流動(dòng)，作為連續(xù)相的氣體自下而上流動(dòng)，與液體逆流傳質(zhì)。兩相的組分濃word文檔可自由復(fù)制編輯度沿塔高呈連續(xù)變化。隨著塔設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，各工業(yè)國(guó)家還陸續(xù)制訂了多種氣液接觸元件及有關(guān)塔盤制造、安裝、驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和技術(shù)條件等，以保證塔設(shè)備運(yùn)行的質(zhì)量和縮短其制造、安裝周期，進(jìn)而減少設(shè)備的投資費(fèi)用。當(dāng)然，盲目地套用標(biāo)準(zhǔn)或是忽視標(biāo)準(zhǔn)等的修訂工作，也會(huì)對(duì)技術(shù)的發(fā)展起到阻礙作用。目前，我國(guó)常用的板式塔型仍為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔和舌形塔等，填料種類除拉西環(huán)、鮑爾環(huán)外，階梯環(huán)以及波紋填料、金屬絲網(wǎng)填料等規(guī)整填料也常采

4、用。近年來(lái)，參考國(guó)外塔設(shè)備技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，加強(qiáng)了對(duì)篩板塔的科研工作，提出了斜孔塔和浮動(dòng)噴射塔等新塔型。對(duì)多降液管塔盤、導(dǎo)向篩板、網(wǎng)孔塔盤等，也都做了較多的研究，并推廣應(yīng)用于生產(chǎn)。其他如大孔徑篩板、雙孔徑篩板、穿流式可調(diào)開孔率篩板、浮閥-篩板復(fù)合塔盤等多種塔型的試驗(yàn)工作也在進(jìn)行，有些以取得了一定的成果或用于生產(chǎn)。乙醇-水是工業(yè)上最常見的溶劑，也是非常重要的化工原料之一，是無(wú)色、無(wú)毒、無(wú)致癌性、污染性和腐蝕性小的液體混合物。因其良好的理化性能，而被廣泛地應(yīng)用于化工、日化、醫(yī)藥等行業(yè)。近些年來(lái)，由于燃料價(jià)格的上漲，乙醇燃料越來(lái)越有取代傳統(tǒng)燃料的趨勢(shì)，且已在鄭州、濟(jì)南等地的公交、出租車行業(yè)內(nèi)被采用。山

5、東業(yè)已推出了推廣燃料乙醇的法規(guī)。長(zhǎng)期以來(lái)，乙醇多以蒸儲(chǔ)法生產(chǎn)，但是由于乙醇-水體系有共沸現(xiàn)象，普通的精儲(chǔ)對(duì)于得到高純度的乙醇來(lái)說(shuō)產(chǎn)量不好。但是由于常用的多為其水溶液，因此，研究和改進(jìn)乙醇-水體系的精儲(chǔ)設(shè)備是非常重要的。1.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)題目名稱：分離乙醇-水混合液（20萬(wàn)噸/年）的浮閥精儲(chǔ)塔設(shè)計(jì)題目?jī)?nèi)容：設(shè)計(jì)一座浮閥精儲(chǔ)塔，滿足下列條件。（1）生產(chǎn)能力：年處理乙醇-水混合液20萬(wàn)噸（開工率300天/年）；（2）原料：乙醇含量為30%（質(zhì)量百分比）的常溫液體；（3）分離要求：塔頂乙醇含量不低于90%塔底乙醇含量不高于0.5%;（4）建廠地址：長(zhǎng)春。題目要求：（1）對(duì)浮閥精儲(chǔ)塔（20萬(wàn)噸/年）進(jìn)

6、行工藝計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等；（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足給定的工藝要求，嚴(yán)格按照塔設(shè)備及壓力容器的相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)；（3）采用計(jì)算機(jī)繪圖，圖紙總量不少于3張0#圖；（4）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書，內(nèi)容不少于35頁(yè)，書寫格式嚴(yán)格按學(xué)校有關(guān)規(guī)定。（5）科技文獻(xiàn)翻譯（英譯漢，不少于2萬(wàn)英文字符）。1.3 研究路線塔設(shè)備的設(shè)計(jì)一般包括兩個(gè)部分：工藝設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)。工藝設(shè)計(jì)中要初步確定各階段混合物的物理特性，由計(jì)算得出的具體數(shù)據(jù)再進(jìn)行塔段的最基本設(shè)word文檔可自由復(fù)制編輯計(jì)，主要是與塔板有關(guān)的各種計(jì)算，在工藝設(shè)計(jì)的最后還要進(jìn)行塔的附屬設(shè)備設(shè)計(jì)。進(jìn)入塔設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)部分后，塔的結(jié)構(gòu)形式漸漸明朗化。機(jī)械部

7、分要解決的問題，除了確定塔設(shè)備的各細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)外，更重要的就是要做各種校核工作，以保證設(shè)計(jì)完成的塔設(shè)備不僅能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而且必須符合國(guó)家安全生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。其校核內(nèi)容主要包括：質(zhì)量載荷、地震載荷、風(fēng)載荷等，還包括強(qiáng)度及穩(wěn)定性校核。在完成設(shè)計(jì)部分的任務(wù)后，就進(jìn)入畫圖階段。圖紙包括一張裝配圖和若干零件圖，均采用計(jì)算機(jī)繪圖，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行繪制。第二章塔板的工藝設(shè)計(jì)2.1精儲(chǔ)塔全塔物料恒算F:原料液流量（kmol/s）Xf:原料組成（摩爾分?jǐn)?shù)，下同）D:塔頂產(chǎn)品流量(kmol/s)Xd:塔頂組成W:塔底殘液流量(kmol/s)Xw:塔底組成原料乙醇組成：Xf=30/46=14.36%30/4670/1

8、890/46塔頂組成：xD=77.88%90/4610/18塔底組成：Xw=0.5/46=0.196%0.5/4699.5/18進(jìn)料量：(2-1)(2-2)(2-3)F=20萬(wàn)噸/年201041030.5/461-0.5/181300243600=0.2982kmol/s(2-4)物料包算式為：F-DW(2-5)Fx-DxWxxFxDxW聯(lián)立代入求解：D=0.0544kmol/sW=0.2438kmol/s(2-6)2.2乙醇-水氣液平衡的物理性質(zhì)word文檔可自由復(fù)制編輯表2-1乙醇-水氣液平衡組成（摩爾）與溫度的關(guān)系溫度/c液相氣相1000095051.9017.0089.07.2138.

9、9186.79.6643.7585.312.3847.0484.116.6150.8982.723.3754.4582.326.0855.8081.532.7359.2680.739.6561.2279.850.7965.479.751.9865.9979.357.3268.4178.7467.6373.8578.4174.7278.1578.1589.4389.432.2.1溫度利用表中數(shù)據(jù)由拉格郎日插值可求得tF、tD、twtF85.3-84.1tF-85.312.38-16.6114.36-12.38(2-7)tF=84.74CtD78.41-78.15tD-78.4174.72-89.

10、4377.88-74.72(2-8)tD=78.35Ctw100-95.5=tw-1000-1.900.196-0(2-9)tw-99.54C1.精微段平均溫度：t1=t1D=84.74+78.35=81.55C(2-10)22word文檔可自由復(fù)制編輯2.提儲(chǔ)段平土勻溫度：.=a=8474+9954=92.14C222.2.2密度已知：混合液密度：1=aAaB：L:A:B其中：a為品質(zhì)分率，M為平均相對(duì)分子質(zhì)量混合氣密度:T0：M22.4T：01.精儲(chǔ)段：ti液相組成x1:氣相組成yi:=81.55C82.3-81.526.08-32.73X1=32.31%82.3-81.555.80-59

11、.26Vi=59.04%81.55-81.5x1-32.7381.55-81.5y1-59.26所以ML1=460.3231181-0.3231=27.05kg/kmolMV1=460.5904181-0.5904=34.53kg/kmol2.提儲(chǔ)段：t2-92.14液相組成X2:95.5-89.01.9-7.2192.14-89.0X2-7.21x2=4.64%氣相組成V2:95.5-89.0_92.14-89.017.00-38.91y2-38.91y2=28.33%所以ML2=460.0464181-0.0464=19.30kg/kmolMV2=460.2833181-0.2833=25

12、.93kg/kmol(2-11)(2-12)(2-13)(2-14)(2-15)(2-16)(2-17)(2-18)(2-19)(2-20)(2-21)word文檔可自由復(fù)制編輯溫度/CP乙P水80735971.885730968.690724965.395720961.85100716958.4表2-2不同溫度下乙醇和水的密度求得在t：與t；下的乙醇和水的密度，=81.55C,85-8081.55-80730-735-P乙-735:=733.45kg/m385-80_81.55-80968.6-971.8P水-971.8(2-22)(2-23)P水=970.81kg/m3同理：t2=93.6

13、1C,P乙=722.29kg/m3,P水=963.59kg/m3在精偏段:10,323146/0.323146181-0.323111-0.5495小c八二(2-24)733.45970.81：L1-824.24kg/m3氣相密度：“1-34.53273.15=1.19kg/m322.4273.1581.55(2-25)在提儲(chǔ)段：液相密度10,046446/0.046446181-0.046411-0.11060=T：12722.29963.59(2-26)：L2=929.26kg/m3.273.15q氣相密度：V2=25.93273.1592.14.k0.866kg/m3(2-27)22.4

14、2.2.3混合液體表面張力二元有機(jī)物-水溶液表面張力可用下列各式計(jì)算word文檔可自由復(fù)制編輯1/4(2-28)注:1/4.1/4二m二：sw；w'：so二XoVo中SW=XswVw/Vs,XsoVo/Vs-：sw.，o=1式中下腳標(biāo)，w、o、s分別代表水、有機(jī)物及表面部分，Xw、xo指主體部分的分子數(shù)，Vw、Vo指主體部分的分子體積，石w、。為純水、有機(jī)物的表面張力,對(duì)乙醇q=21.精儲(chǔ)段t1=81.55C表2-3不同溫度下的表面張力溫度C708090100乙醇表面張力/10°N/m21817.1516.215.2水表面張力/10，N/m264.362.660.758.8m

15、.183Vm21.84cm/mol(2-29):w824.24(2-30)Vo=mo=-46=38.66cm3/mol：o1.19乙醇表面張力:90-80_16.2-17.1590-81.5516.2-二(2-31)仃乙醇=17.003word文檔可自由復(fù)制編輯水表面張力:90-8090-81.5560.7-62.660.7一二水(2-32)。水=62.306D2w(2-33)H-XoVw2XoVoXwVwXoVoXoVoXwVwXoVo1.1-0.323121.8412-0.323138.660.676921.840.323138.66=0.64因?yàn)閤d=0.3231,所以Xw=1-0.32

16、31=0.6769B=lg=lg0.64=-0.194(2-34)Q=0.441217.00338.6662.30621.8481.55273.15|12=-0.969(2-35)A=BQ=-0.194-0.969=-1.163(2-36)；：聯(lián)立方程組A=lg.-w!,中sw十中so=1o代入求得：sw=0.230,晨=0.770svvso1/41/41/4二三0.23062.3061/40.74017.003二m=23.842.提儲(chǔ)段：t2=92.14mwcm3/mol,Vo=3=46=53.12cm3/mol929.26：o0.866乙醇表面張力:100-90100-92.14二:15.

17、2-16.215.2-二乙醇解得：仃乙醇=15.986word文檔可自由復(fù)制編輯水表面張力:100-90100-92.1458.8-60.758.8-乙一'解得：。水=59.586w1.1-0.046419.372=8.6510.046453.120.953619.37-0.046456.17因?yàn)閤D=0.0464,所以xw=10.0464=0.9536=iglg8.65=0.94=0.44192.14273.1515.986父53.122/32-59.58619.372/3二0.765A=BQ=0.94-0.765=0.175缶2、聯(lián)立方程組A=lg+,久w+久。=1ssoI代人求解

18、得：sw=0.686,：so=0.314,Om=41.222.2.4混合物的粘度t1=81.55C,計(jì)算得：N水=0.3497mPas,以醇=0.451mPast2=92.14C,計(jì)算得：N水=0.3090mPas,以醇=0.397mPas精儲(chǔ)段黏度：艮1=乂醇Xi+2水(1Xi)=0.4510.32310.34971-0.3231(2-37)=0.3797mPas提儲(chǔ)段粘度：N2=N唇x2+N水(1-x2)=0.3970.04640.30901-0.0464(2-38)=0.3131mPasword文檔可自由復(fù)制編輯2.2.5相對(duì)揮發(fā)度1.精儲(chǔ)段揮發(fā)度：由Xa=0.3231,Va=0.590

19、4得xB=0.6769,yB=0.4096所以:.=_yAj空VbXa0.59040.6769=3.020.40960.32312.提儲(chǔ)段揮發(fā)度:由xA=0.0464,yA=0.2833得xB=0.9536,yB=0.7167所以:VaXb''VbXa0.28330.9536=8.120.71670.04642.2.6氣液相體積流量計(jì)算根據(jù)X-y圖得：它所Xd-VqVq一0.7788-0.49160.4916-0.1436=0.825取R=2%.=20.825=1.651.精儲(chǔ)段:L=RD=1.650.0544=0.090kmol/sV=R1D=1.6510.0544=0.14

20、4kmol/s已知：M口=27.05kg/kmol,MV1=34.53kg/kmolPL1=824.24kg/kmol,PV1=1.19kg/kmol則由質(zhì)量流量：L1=ML1L=27.050.090=2.435kg/sV1=MV1V=34.530.144=4.972kg/s體積流量：Ls1=2'S'=2.95104m3/ss1：L1824.24Vs1V14.9721.19=4.18m3/s(2-39)(2-40)(2-41)(2-42)(2-43)(2-44)(2-45)(2-46)2.提儲(chǔ)段：因本設(shè)計(jì)為飽和液體進(jìn)料，所以q=1_I_L=LqF=0.09010.2982=0.

21、3882kmol/sword文檔可自由復(fù)制編輯V二Vq_1F=0.144kmol/s已知：ML2=19.30kg/kmol,MV2=25.93kg/kmol：L2-929.26kg/kmol,：V2=0.866kg/kmol則有質(zhì)量流量：L2=ML2L'=19.300.3882=7.4923kg/s-.'_.V2=Mv2V=25.930.144=3.7339kg/s體積流量:L27.4923.33.Ls2=8.0610m/s：L2929.26Vs2V2：V23.73390.866=4.312m3/s2.3理論塔板的計(jì)算理論板：指離開這種板的氣液兩相互成平衡，而且塔板上液相組成均

22、勻O理論板的計(jì)算方法：可采用逐板計(jì)算法，圖解法，在本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中采用圖解法。根據(jù)10.1325M105Pa下，乙醇-水的氣液平衡組成關(guān)系可繪出平衡曲線即x-y曲線圖，泡點(diǎn)進(jìn)料，所以q=1,即q為一直線，本平衡具有下凹部分，操作線尚未落到平衡線前，已與平衡線相切：Xq=0.1436,yq=0.4916,所以Rmin=0.825,R=2Rmin=2父0.825=1.65。已知：精儲(chǔ)段操作線方程：RXdyn1=R1XnRD1=0.623Xn0.294提儲(chǔ)段操作線方程：=2.688xm-0.00331LqFWxwyn1Xm-LqF-WLqF-W在圖上做操作線，由點(diǎn)(0.8814,0.8814)起在平衡

23、線與操作線間畫階梯,過精儲(chǔ)段操作線與q線交點(diǎn)，直到階梯與平衡線交點(diǎn)小于0.00078為止，由此得到理論板32塊(包括再沸器)，加料板為第27塊理論板。板效率與塔板結(jié)構(gòu)、操作條件、物質(zhì)的物理性質(zhì)及流體力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，word文檔可自由復(fù)制編輯它反映了實(shí)際塔板上傳質(zhì)過程進(jìn)行的程度。板效率可用奧康奈爾公式Et=0.49叫嚴(yán)5計(jì)算。注：:.一一塔頂與塔底平均溫度下的相對(duì)揮發(fā)度塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度mPas1 .精儲(chǔ)段已知：a=3.02,NL1=0.3797mPas(2-47)(2-48)所以：et-0.493.020.3797.245=0.474Nt32N精=67.6，故N畸=68塊Np0.47

24、42 .提儲(chǔ)段已知：8=8.12,%=0.3131mPas所以：Et=0.498.120.31310245=0.390Nt)Et6-10.390=12.82故13塊全塔所需實(shí)際塔板數(shù)：Np=Npw+Np提=68+13=81塊N32-1全塔效率：Et=32100%=38.27%Np81加料板位置在第69塊塔板。2.4塔徑的初步設(shè)計(jì)1.精儲(chǔ)段由安全系數(shù)=0.60.8,u=（安全系數(shù)卜umaxP_Pu=C_LVUmaxCp式中C可由史密斯關(guān)聯(lián)圖查出：1/2_31/2橫坐標(biāo)數(shù)值：L/Ell）=2WJ8244=0.02Vs1VPV1J4.18<1.19J(2-49)(2-50)(2-51)取板間距

25、：Ht=0.45m,hL=0.07m,則HthL=0.38mword文檔可自由復(fù)制編輯查圖可知：C2o=0.076_0.20.2C=C20三=0.076/至84I=0.08皿120)(2-52)824.24-1.19Umax=0.082.104m/s1.19u1=0.7u0.72.104=1.473m/simaxD_4Vs1_46.881-：U1.3.141.473圓整：D1=2.0m橫截面積：At=0.7852.02=3.14m2空塔氣速：u1=4竺=1.33m/s3.142.提儲(chǔ)段橫坐標(biāo)數(shù)值：(2-53)(2-54)(2-55)/292926II=0.061<0.866)取板間距：H

26、T=0.45m,h；=0.07m,則Ht-hL=0.38m查圖可知：C20=0.0760.20.2仃!41.22C=C20=0.076MI=0.088皿120)929.26-0.866umax=0.088乂J=2.68m/s:0.866u2=0.8umax=0.82.68=2.14m/s1/2c4Vs24M7.096)dc回敕nocmD2=1.9m,圓整：D2=2.0m叫2<3.142.14)橫截面積：AT=0.7852.02=3.14m2word文檔可自由復(fù)制編輯空塔氣速：U2=4.312=l.37m/s3.142.5溢流裝置2.5.1 堰長(zhǎng)lw(2-56)取lwi=lw2=0.65D

27、=0.652.0-1.30m出口堰高：本設(shè)計(jì)采用平直堰，堰上液高度）卬按下式計(jì)算：近似取E=1,how2.841000(2-57)1 .精儲(chǔ)段how與2/32.84/3600M2.95父101000、1.3，=0.0115mhw=hL-hw=0.10-0.0115=0.0885m(2-58)2 .提儲(chǔ)段與2/32.843600M8.06m10；how=父=0.0225m1000、1.3；hw=hL-l%w=0.10-0.0225=0.0775m2.5.2方形降液管的寬度和橫截面查圖得：%=0.0721,Wd=0.124,ATD則Af1=0.07213.14-0.226m2,Wd1=0.1242

28、.0-0.248m2Af2=0.226m2,Wd2=0.248m驗(yàn)算降液管內(nèi)停留時(shí)間：精微段:AMLsi0.2260.502.9510，=38.31s(2-59)提儲(chǔ)段:AHL20.2260.508.0610”二14.02s停留時(shí)間：9>5s,6>5s,故降液管可使用2.5.3 降液管底隙高度word文檔可自由復(fù)制編輯1 .精儲(chǔ)段取降液管底隙的流速u0=0.15m/s皿Ls12.9510，則：ho=0.02m，取ho=0.02m(2-60)IwUo1.30.152 .提儲(chǔ)段取u0=0.15m/s一.,L80610，則：ho=:=0.04m，取h0=0.04m。因?yàn)閔0不小于20mm

29、,lwU01.30.15故也滿足要求。2.6塔板布置及浮閥數(shù)目與排列2.6.1 塔板分布本設(shè)計(jì)塔徑D=2.0m,采用分塊式塔板，以便通過人孔裝拆塔板2.6.2 浮閥數(shù)目與排列1.精儲(chǔ)段取閥孔動(dòng)能因子=11,則孔速U01為:F11u0110.08m/s(2-61).I.1.19每層塔板上浮閥數(shù)目為：N=Vs1=41與=348塊(采用Fi型浮閥)(2-62)".20.7850.03910.08d°u04取邊緣區(qū)寬度WC=0.10m,破沫區(qū)寬度WS=0.15m計(jì)算塔板上的鼓泡區(qū)面積，即:2兒=2xRx(2-63)(2-64)(2-65)2.XRarcsin100R其中R=D-WC

30、=20-0.10=0.90m22x=D-WdWsK2,0-0.2480.15>0.602m22Aa=20.602.0.902-0.60223.140.902arcsin0.602_1800.90word文檔可自由復(fù)制編輯2=1.99m浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，取同一個(gè)橫排的孔心距t=80mm,查表，n'=1.8x102,n=359=n'Aa。按N=359重新核算孔速及閥孔功能因數(shù)：418_'u01=9.75m/s,F0=9.751.19=10.640.7850.039359閥孔動(dòng)能因數(shù)變化不大，仍在913范圍內(nèi)，塔板開孔率=33100%=13.64%Uo9.

31、752.提儲(chǔ)段Fc11取動(dòng)目匕因子F0=11,貝Uu02=.=.=11.82m/s:V20.866每層塔板上浮閥數(shù)目為：_Vs24.312306塊""2'-0.7850.039211.82一do024按t=80mm,排得閥數(shù)為359塊。按N=359塊重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因數(shù)：4312u02=2=10.06m/s0.7850.039359F02=10.060.866=9.36閥孔動(dòng)能因數(shù)變化不大，仍在913范圍內(nèi)，塔板開孔率1.33100%=13.22%010.062.7 氣相通過浮閥塔板的壓降可根據(jù)hp=hl+h仃計(jì)算1.精儲(chǔ)段(1)干板阻力0C1f825V173

32、.118251.82573.111.19=9.55m/s(2-66)因?yàn)?1<0c1,故word文檔可自由復(fù)制編輯V1U0=5.342kg=5.341.1910.0822824.249.8=0.040m(2-67)(2)板上充氣液層阻力取加=0.5,7=即7=0.5父0.07=0.035m(3)液體表面張力所造成的阻力此阻力很小，可忽略不計(jì)，因此與氣體流(2-69)經(jīng)塔板的壓降相當(dāng)?shù)母叨葹椋篽p1=0.0400.035=0.075m(2-68)pp1=hp1kg=0.075824.249.8=605.8Pa2.提儲(chǔ)段(1)干板阻力U0c2節(jié)*2心,36m/s。因U02<Uqc2,故

33、hc2C4-5.34:V2U022-5.340.86611.8222929.269.8-0.035m(2)板上充氣液層阻力取%=0.5,h|2=%兒=0.5父0.07=0.035m(3)表面張力所造成的阻力此阻力很小，可忽略不計(jì)，因此與單板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨葹椋篽p2=0.035-0.035=0.07mp2=hp2：p2g=0.07929.269.8=637.5PaHdE刊Ht+hw),即2.8 淹塔為了防止發(fā)生淹塔現(xiàn)象，要求控制降液管中精液高度Hd小兒hd(2-70)1 .精儲(chǔ)段(1)單層氣體通過塔板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨龋篽p1=0.075m(2)液體通過降液管的壓頭損失：LLs?2.95

34、父10"、2hd1=0.153-!=0.153=0.0010m(2-71)Uwho1)<1.3X0.028J(3)板上液層高度：hL=0.07m,則Hd1=0.075+0.0010+0.07=0.15m取*=0.5,已選定HT=0.45m,hwi=0.0885m則中(Ht+hw1=0.5黑(0.45+0.0885)=0.269m?？梢奌d1(%HT+hw所word文檔可自由復(fù)制編輯以符合防止淹塔的要求2 .提儲(chǔ)段單板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨龋篽P2=0.07m液體通過降液管的壓頭損失:2.=0.153hd2=0.1538.0610學(xué)1.3父0.05,=0.0037m(3)板上液層高

35、度：hL=0.07m,則Hd2=0.07+0.0037+0.07=0.1437m取中=0.5,則中(Ht+hw2=0.5父(0.45+0.077=5).26m4,Hd2（巴Ht+hwi,所以符合防止淹塔的要求。2.9物沫夾帶1.精儲(chǔ)段Vs1一泛點(diǎn)率='L111.36Ls1ZL一'V1100%KCfA(2-72)Vs1；1泛點(diǎn)率二一,"L1一.V1100%0.78KCfAt(2-73)板上液體流經(jīng)長(zhǎng)度：ZL=D-2Wd=2.0-20.248=1.504m(2-74)板上液流面積：Ab=At-2Af-3.14-20.226-2.688m2(2-75)查物性系數(shù)K=1.0,

36、泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)圖Cf=0.1124.18泛點(diǎn)率=1.191.360.002951.504824.24-1/9100%1.00.1122.688=54.8%4.18,1.19泛點(diǎn)率二詠24-1.9100%=67.69%0.781.00.1122.688對(duì)于大塔，為了避免過量物沫夾帶，應(yīng)控制泛點(diǎn)率不超過80%,由以上計(jì)算可知，物沫夾帶能夠滿足e<0.11（g液/kg氣）的要求。word文檔可自由復(fù)制編輯2.提儲(chǔ)段取物性系數(shù)K=1.0,泛點(diǎn)負(fù)荷數(shù)圖Cf=0.109,0.866j4.312泛點(diǎn)率=1.368.0610=1.5041.00.1092.688929.26-0.866100%=50.58

37、%0.8664.312、泛點(diǎn)率='929.26-0.866100%=49.33%0.781.00.1093.14由計(jì)算可知，符合要求。2.10塔板負(fù)荷性能圖2.10.1物沫夾帶線Vs泛點(diǎn)率=1.36LsZlKCfA據(jù)此可作出負(fù)荷性能圖中的物沫夾帶線，按泛點(diǎn)率80%計(jì)算:1 .精儲(chǔ)段08Vs824.2；90.81.36Ls1.5041.00.1122.688整理得：0.241=0.038Vs+2.045Ls,即Vs=6.34-53.82Ls由上式知物沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個(gè)Ls值，算出乂。2 .提儲(chǔ)段:0.866Vs.：1.36Ls1.504929.26-0.8661.00

38、.1092.6880.8二表2-4物沫夾帶數(shù)值整理得：0.234=0.031Vs+2.045Ls,即Vs=7.5565.97Ls精儲(chǔ)段Ls(m3/s)0.0020.01Vs(m3/s)6.235.80word文檔可自由復(fù)制編輯提儲(chǔ)段Ls(m3/s)0.0020.01Vs(m3/s)7.426.892.10.2液泛線：Hthw=hp。hd=昆hih二hihd(2-76)由此確定液泛線，忽略式中h二VU2：Hthw1-5.34-0-0.153:l2g2Lslwho)2/32.84J3600Ls+Es1000、lw)(2-77)而U0=_Vs：:.2d°N41.精儲(chǔ)段0.294=5.34-

39、21.19MVs1224_0.7853590.039824.2429.8115.48L；1.50.08850.5600L；3整理得：Vs2=73.2752491L；-381.82L、32.提儲(chǔ)段0.289=5.340.866Vs20.785235920.0394929.2629.822/356.58Ls20.11630.84Ls2整理得：7；2=123.36-40414L12-600L123在操作范圍內(nèi)，任取若干個(gè)Ls值，算出相應(yīng)的Vs值:精儲(chǔ)段提儲(chǔ)段Ls1(m3/s)Vs1(m3/s)Ls2(m3/s)Vs2(m3/s)表2-5液泛數(shù)值word文檔可自由復(fù)制編輯0.0018.30.00110

40、.830.0038.050.00310.50.0047.930.00410.370.0077.530.0079.972.10.3液相負(fù)荷上限液體的最大流量應(yīng)保證降液管中停留時(shí)間不低于35s,液體降液管內(nèi)停留AfHt時(shí)間日=35s,以e=5s作為液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間的下限，則:Ls(2-78)(2-79),AfHt0.2260.453/Lsmax=一；一=；=O.020m/S552.10.4漏液線對(duì)于Fi型重閥，依F。=5作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)二2Vs=d：Nu045Q1 .精儲(chǔ)段：Vs1min=0.0392359：1.965m3/s41.195Q2 .提儲(chǔ)段：Vs2min=X0.0392

41、359:2.303m3/s4.0.8663 .10.5液相負(fù)荷下限線取堰上液層高度）卬=0.006作為液相負(fù)荷下限條件作出液相負(fù)荷下限線，該線為與氣相流量無(wú)關(guān)的豎直線。2.84E：3600(Ls)in11000Jlw_2/3=0.006則Lsmin0.006M1000'3/2Lw3/sl0.001m<2.841J3600(2-80)(2-81)由以上15作出塔板負(fù)荷性能圖，由圖可看出:word文檔可自由復(fù)制編輯圖2-1塔板負(fù)荷性能圖(精微段)圖2-2塔板負(fù)荷性能圖(提儲(chǔ)段)(1)在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn)p(設(shè)計(jì)點(diǎn))處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置；(2)塔板的氣相負(fù)荷上限完全由物

42、沫夾帶控制，操作下限由漏液控制；(3)按固定的液氣比，由圖可查出：塔板的氣相負(fù)荷上限Vsmax=5.986.72m3/s氣相負(fù)荷下限Vsminx=1.9652.303m3/s所以：精微段操作彈性二298=3.041.965提儲(chǔ)段操作彈性=6.72=2.922.303表2-6浮閥塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算數(shù)據(jù)備注精福段提福段word文檔可自由復(fù)制編輯塔徑Dm2.02.0板間距Htm0.450.45塔板類型單溢流弓形降液管分塊式空塔氣速um/s1.331.37堰長(zhǎng)1wm1.31.3堰局hwm0.08850.0775板上液層局度Am0.070.07降液管底隙高h(yuǎn)om0.020.04浮閥數(shù)N3

43、59359閥孔氣速Uom/s9.7510.06同排孔心距浮閥動(dòng)能因子Fo10.649.36鄰排中心距臨界閥孔氣速Uocm/s9.5511.36孔心距tm0.0750.075排間距,tm0.0650.094單板壓降PpPa605.8637.5降液管液體停留時(shí)間eS38.3114.02降液管內(nèi)清液高度Hdm0.150.1437泛點(diǎn)率%54.850.58氣相負(fù)荷上限"sLax3m/s5.986.72氣相負(fù)荷卜限MMn“3/m/s1.9652.303物沫夾帶操作彈性3.042.92漏液控制2.11接管2.11.1進(jìn)料管word文檔可自由復(fù)制編輯進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、T型進(jìn)料管。

44、本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料(2-82)Vs:0一0二0.0059m3/s360030024918.14D；4M。0084=0.069m=69mm,查標(biāo)準(zhǔn)系列選取邛76父4。,3.141.62.11.2 回流管采用直管回流管，取uR=1.6m/s,佇"0=0.047m=47mm,查表取中57M3.53.141.62.11.3 塔釜出料管取Uw=1.6m/s,直管出料,dw4M0.013".3.141.6=0.10m=100mm,查表取用100X4。2.11.4 塔頂蒸氣出料管直管出氣，取出口氣速u=20m/s,則4393D=J=0.500m=500mm,查表取中530M9。3.142

45、02.11.5 塔釜進(jìn)氣管采用直管，取氣速u=23m/s,44.05D=，=0.474m=474mm,查表取平530M9。.3.14232.11.6法蘭由于常壓操作，所有法蘭均采用標(biāo)準(zhǔn)管法蘭，平焊法蘭，由不同的公稱直徑，選用相應(yīng)法蘭。(1)進(jìn)料管接管法蘭：Pg6Dg70HG5010-58(2)回流管接管法蘭：B6Dg50HG5010-58塔釜出料管法蘭：Pg6Dg100HG5010-58word文檔可自由復(fù)制編輯(4)塔頂蒸氣管法蘭：巳6Dg500HG5010-58(5)塔釜蒸氣進(jìn)氣法蘭：Pg6Dg500HG5010-582.12除沫器當(dāng)空塔氣速較大，塔頂帶液現(xiàn)象嚴(yán)重，以及工藝過程中不許出塔氣

46、速火帶霧滴的情況下，設(shè)置除沫器，以減少液體夾帶損失，確保氣體純度，保證后續(xù)設(shè)備的正常操作。常用除沫器有折流板式除沫器、絲網(wǎng)除沫器以及程流除沫器。本設(shè)計(jì)采用絲網(wǎng)除沫器，其具有比表面積大、重量輕、空隙大及使用方便等優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)氣速選?。簎=K'巨二系數(shù)K'=0.107:Vu=0.107824.24-1.191.19=2.81m/s除沫器直徑：D4Vs叵還!=1.38m,綜合考慮，圓整為2.0m:二u.3.142.81選取不銹鋼除沫器：類型：標(biāo)準(zhǔn)型材料：不銹鋼絲網(wǎng)1G8Ni9絲網(wǎng)尺寸：圓絲0.232.13 吊柱對(duì)于較高的室外無(wú)框架的整體塔，在塔頂設(shè)置吊柱，對(duì)于補(bǔ)充和更換填料、安裝和拆卸內(nèi)

47、件，既經(jīng)濟(jì)又方便的一項(xiàng)設(shè)施，一般取15m以上的塔物設(shè)吊柱，本設(shè)計(jì)中塔高度大，因此設(shè)吊柱。因設(shè)計(jì)塔徑D=2000mm,可選用吊柱500kg。s=1000mm,L=3400mm,H=1000mm,材料為A3。2.14 人孑L人孔是安裝或檢修人員進(jìn)出塔的唯一通道，人孔的設(shè)置應(yīng)便于進(jìn)入任何一層塔板，由于設(shè)置人孔處塔間距離大，且人空設(shè)備過多會(huì)使制造時(shí)塔體的彎曲度難以達(dá)到要求，一般每隔1020塊塔板才設(shè)一個(gè)人孔，本塔中共81塊板，需設(shè)置7個(gè)人孔，每個(gè)孔直徑為450mm,厚t=10mm,高52mm。在設(shè)置人孔處，板間距為600mm,裙座上應(yīng)開2個(gè)人孔，直徑為450mm,人word文檔可自由復(fù)制編輯孔伸入塔內(nèi)

48、部應(yīng)與塔內(nèi)壁修平，其邊緣需倒棱和磨圓，人孔法蘭的密封面形及墊片用材，一般與塔的接管法蘭相同，本設(shè)計(jì)也是如此。2.15 塔總體高度的設(shè)計(jì)2.15.1 塔的頂部空間高度塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭的直線距離，取除沫器到第一塊板的距離為直徑為600mm,塔頂部空間高度為1500mm。2.15.2 塔的底部空間高度塔的底部空間高度是指塔底最末一層塔盤到塔底下封頭切線的距離，取Hb=3.7m。2.15.3 塔立體高度H1=HtN5150=45081-17150=38m(2-83)H=H+Hb+H裙+H封+H頂=38+3.7+3.5+0.49+1.5=47.5m(2-84)word文檔可自

49、由復(fù)制編輯第三章塔附屬設(shè)備設(shè)計(jì)3.1 冷凝器的選擇有機(jī)物蒸氣冷凝器設(shè)計(jì)選用的總體傳熱系數(shù)一般范圍為500-1500kcal/（m2h，C）。本設(shè)計(jì)取K=700kcal/(m2h.C)=2926J/(m2hC)出料液溫度：78.137C（飽和氣）一78.173C（飽和液）冷卻水溫度：20c35c逆流操作：付558.173C,&2=43.173C二tm58.173-43.17358.173ln43.173=50.30C(3-1)傳熱面積：(3-2)AQQ8701.143.091032A20.8mKtm292650.30292650.30設(shè)備型號(hào)：G500I-16-403.2 再沸器的選擇選用120c飽和水蒸氣加熱，傳熱系數(shù)取K=2926J/（m2hr）料液溫度：99.815C-100C,熱流體溫度：120c120c逆流操作：£=20C,N2=20.185Cword文檔可自由復(fù)制編輯=20.1C20-20.185"2oln20.185換熱面積:QA二二K'tm8700.8183.181032=38.5m2292620.1