甲醇精馏塔设计

甲醇精馏塔设计内容摘要：

 uuk 对于浮阀塔，一般取 F0=5 时，对应的阀孔气速为其漏液点气速 uo39。 提馏段： smu s / 55 39。 39。 0   精馏段： smu s / 3 5539。 39。 0   稳定系数 ~ 39。 00  uuk ~ 39。 39。 039。  ouuk 故不会发生严重漏夜。 塔板阻力的计算和校核 塔板阻力表示为 hhhhf  10 精馏段： 干板阻力 h0 临界孔速 ) 73()73( usmu soc   因阀孔气速 u0大于其临界阀孔气速 uoc，故应在浮阀全开状态计算干板阻力。 mguhLs 2200   塔板清液层阻力 h1 mhhL 0 3 2 6  克服表面张力阻力h mgdh L 4303      由以上三项阻力之和求得塔板阻力 hf mhhhhf 0 7 6 0 0 2 3 2   提馏段： 干板阻力 h0 临界孔速 39。 39。 39。 /) 73()73( usmusoc  因阀孔气速 u0大于其临界阀孔气速 uoc，故应在浮阀全开状态计算干板阻力。 mguhLs 239。 2039。 0   塔板清液层阻力 h1 mhhL 0 3 2 6  克服表面张力阻力h mgdhL43039。 3 1 0 000 4      由以上三项阻力之和求得塔板阻力 hf mhhhhf 0 7 0 06 2 3   降液管液泛校核 如果液体和气体流动所遇阻力增加，降液管中液面上升，当超过上一层塔板的堰顶后，产生液体倒流，即发生了液泛，因此，需要足够的降液管高度，或控制适当阻力以防液泛的发生。 实际降液管中液体和泡沫的总高度大于用上式计算的值。 为了防止液泛，应保证降液管中泡沫液体总高度 不超过上层塔板的出口堰。 因此 dW+hT HH   式中 TH — 板间距， m  — 系数 为考虑降液管内液体充气及操作安全两种因素的校正系数。 对于容易起泡的物系，取 ～ ；对不易起泡的物系，取 ～ ；对 于一般物系，取。 精馏段： 降液管中清液层高度 Hd=hw+how+Δ +hf+hd 式中 hd为流体流过降液管底隙的阻力，其阻力 hd由下式计算得 mhl Lh bw hd ) ()( 2828   浮阀塔板上液面落差Δ一般较小可以忽略，则可求得降液管内清液层高度Hd。 Hd=+++= 取降液管中泡沫层相对密度  ，则可求降液管中泡沫层的高度 Hd39。 为 mHH dd 39。   而 mhH wT 5 0 5  Hd39。 故不会发生降液管液泛。 提馏段： 降液管中清液层高度 Hd=hw+how+Δ +hf+hd 式中 hd为流体流过降液管底隙的阻力，其阻力 hd由下式计算得 mhl Lh bw hd 0 0 0 ) ()( 28239。 8   浮阀塔板上液面落差Δ一般较小可以忽略，则可求得降液管内清液层高度Hd。 Hd=+++= 取降液管中泡沫层相对密度  ，则可求降液管中泡沫层的高度 Hd39。 为 mHH dd 39。   而 39。 39。 4 9 4 dwT HmhH  故不会发生降液管液泛。 液沫夹带量校核 雾沫夹带是指板上液体被上升气体带入上一层塔板的现象，是引起塔板效率降低和影响正常操作的一个重要因素。 过多的雾沫夹带将导致塔板效率严重下降。 为了保证板式塔能维持正常的操作效果，应使液沫夹带可用单位质量（或摩尔）气体夹带的液体质量（摩尔） ev（ kg 液体 /kg 气体）或（ koml 液体 /koml 气体）来表示。 为防止液 沫夹带量过大导致塔板效率过低，一般要求 ev，泛点率 F1 ~。 浮阀塔板泛点率由下式计算。 精馏段： % bFLSSLSSAKCZLVF  或 % TFSLSSAKCVF  图 145 泛点负荷因数 式中，由塔板上气相密度 s 及塔板间距 HT查图 22 得系数 CF=， K 为物性系数，由物系取 K=1。 塔板上液体流道长 ZL及液流面积 Ab分别为 7 0 mAAAmWDZfTbdL 故得 %% 360036001 F 或 %% 3 6 0 0 3 9 51  F 所得泛点率 F1均低于 ，故不会产生过量的液沫夹带。 提馏段： %100 39。 39。 39。 39。 39。 1 bFLHSLSSAKCZLVF  或 % 39。 39。 39。 39。 1 TFSLSSAKCVF  式中，由塔板上气相密度 39。 s 及塔板间距 HT查图 22 得系数 CF= 故得 %% 360036001 F 或 %% 3 6 0 0 8 5 21  F 所得泛点率 F1均低于 ，故不会产生过量的液沫夹带。 液体在降液管中停留时间校核 为避免严重的气泡夹带使传质性能降低，液体通过降液管时应有 足够的降液时间，以便释放出其中夹带的绝大部分气体。 应保证液体在降液管中的平均停留时间大于 3~5s，才能保证液体所夹带的气体的释出。 精馏段： ssLHASTf 3600  故所夹带气体气体可以释放出。 提馏段： ssLHASTf 3 6 0 0 7 0 39。 39。  故所夹带气体气体可以释放出。 塔板的负荷性能图 在确定了塔板的工艺尺寸，又按 前述各款进行了流体力学验算之后，便可确认所设计的塔板能在任务规定的气液负荷下正常操作。 此时，有必要进一步揭示该塔板的操作性能，即求出维持该塔板正常操作所允许的气、液负荷波动范围。 这个范围通常以塔板负荷性能图的形式表示。 通常，以气相流量 VS(m3/h)为纵坐标，液相流量 Lh(m3/h)为横坐标。 过量液沫夹带线关系式 已知物系性质及塔盘结构尺寸，同时给定泛点率 F1时，即可表示出气、液 相流量之间的关系。 精馏段： 根据前面液沫夹带的校核选择 F1 表达式 TFSLSSAKCVF  令 F1=，则   SV VS=即 Vh=由此作过量液沫夹带线①。 提馏段： 根据前面液沫夹带的校核选择 F1 表达式 bFLSSLSSAKCZLVF39。 39。 39。 39。 39。 1  令 F1=，则 39。 39。  SS LV 整理得 39。 +39。 = 39。 39。 SS LV  或 39。 39。 hh LV  上式为一线性方程， 由两点即可确定。 当 Lh39。 =0时， Vh39。 =, Lh39。 =3m3/s时， Vs39。 =。 由此两点作过量液沫夹带线① 39。 液相下限线关系式 对于平直堰，一般取堰上液层高度 hOW = 作为液相负荷下限条件，即可确定液相流量的下限线。 低于此限便不能保证板上液流均匀分布，降低气液 接触效果。 精馏段： )( 3/2h3 wow lLEh 将 E=，已知的 Wl 代入上表，并取 E=1，便可取得 Lh的下限值，据此作出液相负荷下限线。 )/( 3 hmlL wh  可见该直线为垂直于 Vh轴的直线，该直线记为②。 提馏段： )( 3/239。 h339。 wow lLEh 将 E=，已知的 Wl 代入上表，并取 E=1，便可取得 Lh的下限值，据此作出液相负荷下限线。 )/( 339。 hmlL wh  可见该直线为垂直于 Vh轴的直线，该直线记为② 39。 严重漏夜线关系式 对于 F1型阀，当阀孔动能因子 F0=5— 6 时，漏液将比较严重。 精馏段： 因此取 F0=5，计算相应的气体流量 Vh 003600 uAVh  式中 ssFu  /5/00  所以 )/( 45 0)54(360 0)4(360 03220020hmdnudnVsh 上式为常数表达式，为一平行 Lh轴的直线，为漏 液线，也称之为气相下限 线。 该线记为③。 提馏段： 因此取 F0=5，计算相应的气体流量 Vh 0039。 3600 uAVh  式中 39。 39。 00 /5/ ssFu   所以 )/( 425 00)54(36 00)4(36 003239。 2002039。 hmdnudnVsh 上式为常数表达式，为一平行 Lh轴的直线，为漏液线，也称之为气相下限 线。 该线记为③ 39。 液相上限线关系式 此线反映对于液体在降液管内停留时间的起码要求。 对于尺寸已经确定的降液管，若液体流量超过某一限度，使液体在降液管中的停留时间过短，则其中气泡来不及放出就进入下层塔板，造成气相返混，降底塔板效率。 精馏段： 液体在降液管内的停留时间为： hTfL HA3600 τ =5 时，降液的流量最大 则 )/(5/3 6 0 0。