酒精生产板式精馏塔设计(编辑修改稿)

酒精生产板式精馏塔设计(编辑修改稿)内容摘要：

y 在图上做操作线，由点  , 起在平衡线与操作线间画阶梯，过精馏段操作线与 q 线交点，直到阶梯与平衡线交点小于 为止，由此得到理论板 32 块（包括再沸器），加料板为第 27块理论板。 板效率与塔板结构、操作条件、物质的物理性质及流体力学性质有关，它反映了实际塔板上传质过程进行的程度。 板效率可用奥康奈尔公式  2 4  LTE  计算。 注：  —— 塔顶与塔底平均温度下的相对挥发度 L —— 塔顶与塔底平均温度下的液相粘度 smPa 已知：  ， smPaL   所以：   4 7 7 9  TE (247) 32  PTP NNN 精 ，故 68精PN 块 (248) 已知： ‘ ， smPaL   塔板的工艺设计 第 9页 所以：   3 9 1 3 39。  TE 1639。 39。 TTP ENN 提 故 13 块。 全塔所需实际塔板数： 811368  提精 PPP NNN 块 全塔效率： %%10081 132  PTT NNE 加料板位置在第 69块塔板。 塔径的初步设计 由 ~安全系数 ，   m a xuu  安全系数 (249) VVLCu   m a x (250) 式中 C 可由史密斯关联图查出： 横坐标数值： 1 102 4 2/132/11111  VLssVL  (251) 取板间距： mHT  ， mhL  ，则 mhH LT  查图可知： C 20 20  CC (252) smu /10 a x  smuu /4 7 0 m a x1  muVD s 111   (253) 圆整： mD  横截面积： 22 8 mA T  (254) 空塔气速： smu / 39。 1  (255) 横坐标数值： 酒精生产板式精馏塔设计 第 10页 2/132/12222  VLssVL  取板间距： mHT 39。  ， mhL 39。  ， 则 mhH LT 39。 39。  查图可知： C 20 39。 20  CC smu /86 86 908 39。 m a x  smuu / 39。 m a x2  muVD s 2/1222    ，圆整： mD  横截面积： 2239。 8 mA T  空塔气速： smu / 3 1 39。 2  溢流装置 堰长 wl 口堰高：本设计采用平直堰，堰上液高度 owh 按下式计算：近似取 1E ，3/2  wAow lLEh (257) mh ow 0 1 1 6 0 01 0 0 3/23    mhhh wLw 0 8 8 1 1  (258) mh ow 0 2 2 6 0 01 0 0 3/23    mhhh owLw 0 7 7 2 2 39。 39。 39。  塔板的工艺设计 第 11页 方形降液管的宽度和横截面 查图得： TfAA ， DWd ， 则 21 2 2 7 2 mA f  ， mW d 2 4  22 mAf  ， mWd  验算降液管内停留时间： 精馏段： sL HA s Tf 31   (259) 提馏段： sLHA Tf 339。 39。   停留时间： s5 ， s539。  ，故降液管可使用。 降液管底隙高度 取降液管底隙的流速 smu /  则： mulLh w s 3010  ，取 mh  (260) 取 smu /39。 0  则： mulLh w s 339。 0239。 0 ，取 mh 39。 0 。 因为 39。 0h 不小于 mm20 ，故 0h 满足要求。 淹塔 为了防止发生淹塔现象，要求控制降液管中清液高度  wTd hHH  ，即dLpd hhhH  (270) (1)单层气体通过塔板压降所相当的液柱高度： mhp  (2)液体通过降液管的压头损失： mhl Lh w sd 232011    (271) (3)板上液层高度： mhL  ，则 mH d 0 1 7  酒精生产板式精馏塔设计 第 12页 取  ，已选定 mHT  ， mhw  则     mhH wT 2 6 8 8 。 可见  11 wTd hHH  ，所 以符合防止淹塔的要求。 (1)单板压降所相当的液柱高度： mhp  (2)液体通过降液管的压头损失： mhL Lh w sd 0 0 3 5 5 2320222    (3)板上液层高度： mhL  ，则 mH d 1 4 3 0 3  取  ，则     mhH wT 7 7  ，可见 22 wTd hHH  ，所以符合防止淹塔的要求。 物沫夹带 泛点率 % 11111bFLsVLVsAKCZLV   (272) 泛点率 % 1111TFVLVsAKCV   (273) 板上液体流经长度： mWDZ dL 5 0 4  (274) 板上液流面积： 26 8 2 mAAA fTb  (275) 查物性系数 K ，泛点负荷系数图 FC 泛点率 %   % 泛点率 %%   对于大塔，为了避免过量物沫夹带，应控制泛点率不超过 %80 ，由以上计算可知，物沫夹带能够满足  气液 kggeV / 的要求。 塔板的工艺设计 第 13页 取物性系数 K ，泛点负荷数图 FC ， 泛点率 %10 068 50 986 3  % 泛点率 %%   由计算可知，符合要求。 塔板负荷性能图 物沫夹带线 泛点率bFLsVLVsAKCZLV   据此可作出负荷性能图中的物沫夹带线，按泛点率 %80 计算：   ss LV 整理得： ss LV 0 4 3 4  ，即 ss LV  由上式知物沫夹带线为直线，则在操作范围内任取两个 sL 值，算出 sV。 ： 39。 39。  ss LV 整理得： 39。 39。 ss LV  ，即 39。 39。 ss LV  表 24 物沫夹带数值 精馏段  smLs /3  smVs /3 提馏段  smLs /339。  smVs /339。 酒精生产板式精馏塔设计 第 14页 液泛线   dllcdLpwT hhhhhhhhhH   (276) 由此确定液泛线，忽略式中 h    2020 hl LguhH w sLVwT      3/20 36 0 010 0 wsw l LEh (277) 而 NdVu s200 4   2 40 3 5 97 8 9 422 21sV  3/2 12 1 5 6 0 8 8 1 5 ss LL  整理得： 3/2 12 121 2 4 9 sss LLV    2 90 3 5 97 8 8 6 8 422 22sV 3/2 22 2 1 6 ss LL  整理得： 3/2 22 222 sss LLV  在操作范围内，任取若干个 sL 值，算出相应的 sV 值： 表 25 液泛数值 精馏段 提馏段  smLs /31  smVs /31  smLs /32  smVs /32 塔板的工艺设计 第 15页 液相负荷上限 液体的最大流量应保证降液管中停留时间不低于 s5~3 ，液体降液管内停留时间sLHA s Tf 5~3 ，以 s5 作为液体在降液管内停留时间的下限，则：  smHAL Tfs /0 2 2 3m a x  (278) 漏液线 对于 1F 型重阀，依 50F 作为规定气体最小负荷的标准。 0204 us NdV (279) ：   smVs / 32m i n1   ：   smVs /3 0 6 53 5 90 3 32m i n2   液相负荷下限线 取堰上液层高度 owh 作为液相负荷下 限条件作出液相负荷下限线，该线为与气相流量无关的竖直线。   3/2m i n wsl LE (280) 取 E ，则   sws mLL /32/3m i n   (281) 由以上 5~1 作出塔板负荷性能图，由图可看出： 图 21 塔板负荷性能图 (精馏段 ) 酒精生产板式精馏塔设计 第 16页 图 22 塔板负荷性能图 (提馏段 ) (1)在任务规定的气液负荷下的操作点  设计点p 处在适宜操 作区内的适中位置； (2)塔板的气相负荷上限完全由物沫夹带控制，操作下限由漏液控制； (3)按固定的液气比，由图可查出： 塔板的气相负荷上限    smV s / 3m a x  气相负荷下限    smV xs / 3m in  所以：精馏段操作弹性  提馏段操作弹性  接管 进料管 进料管的结构类型很多，有直管进料管、 T 型进料管。 本设计采用直管进料管。 管径计算如下：FsuVD 4 (282) smVs /0 0 5 1 8243 0 03 6 0 0 1020 37   mmmD 008 ，查标准系列选取 476。 塔板的工艺设计 第 17页 回流管 采用直管回流管，取 smuR / ， mmmd R 4704 00 27  ，查表取 。 塔釜出料管 取 smuw / ，直管出料， mmmdw ，查表取 4100。 塔顶蒸气出料管 直管出气，取出口气速 smu /20 ，则 mmmD ，查表取 9530。 塔釜进气管 采用直管，取气速 smu /23 ， mmmD ，查表取 9530。 法兰 由于常压操 作，所有法兰均采用标准管法兰，平焊法兰，由不同的公称直径，选用相应法兰。 (1)进料管接管法兰： 585010706 HGDP gg (2)回流管接管法兰： 585010506 HGDP gg (3)塔釜。