筛板精馏塔分离苯-甲苯工艺设计化工原理课程设计

筛板精馏塔分离苯-甲苯工艺设计化工原理课程设计内容摘要：

LLVV= 取板间距 TH =，板上液层高度 Lh =，则 TH Lh ==，由史密斯关联图查得 20C =，则 C= （ ）20C  = 20= 吉林化工学院化工原理课程设计 10 max Lj VjVjuC= 808 3=取安全系数为 ，则空塔气速为 u= maxu = = m/s D= 4 4 0. 12 = 按表准塔径圆整后为 D= m 塔截面积   22（ ）44TAD= 2m 实际空塔气速为 实 STVu A m/s ②提馏段塔径的计算 stV = 3600VtVtVM = 3/ms stL = 3600LtLtLM = 3/ms 由 max Lt VtVtuC，式中 C=  20（ ）20C， 20C 由史密斯关联图 [6]查取，图的横坐标为          0. 5 0. 536003600h Lt st Lth Vt st VtLLVV TH Lh ==，由史密斯关联图查得 20C = C=  20（ ）20C= 20= max Lt VtVtuC =取安全系数为 ，则空塔气速为 u= maxu = = m/s D=  4 4 0. 24 = m 按表准塔径圆整后为 D= m 吉林化工学院化工原理课程设计 11 塔截面积   22（ ）44TAD= 2m 实际空塔气速为 实 STVu A m/s （ 2）精馏塔有效高度的计算 ①精馏段有效高度 jZ =（ jN 1） TH =（ 101） =4 m ②提馏段有效高度 tZ =（ tN 1） TH =（ 141） = ③在 精馏塔上 开 1个 人孔，高度为 ， 精馏塔的效高度为 Z= jZ + tZ +=10m 塔板主要工艺尺寸的计算 （ 1）溢流装置计算 塔径 D= m，选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘 ① 堰长 Wl 取 Wl == = ② 堰高 Wh 选用平直堰，堰上液层高度 oWh 计算如下 oWh = 取 1E ，则 oWh = oWh == 板上液层高度 Lh = 精馏段Wh=Lh oWh == 提馏段 oWh = Wh =Lh oWh == ③ 弓形降液管宽度 dW 和截面积 fA 精馏段 由 WlD =，查弓形降液管参数图 [6]得 fTAA =， dWD = 21000 hWLEl21000 hWLl 36001000 吉林化工学院化工原理课程设计 12 则 fA = = 2m ， dW == 验算液体在降液管中停留时间  =3600fThAHL =﹥ 3～ 5s[1] 故降液管设计 合理 提馏段 由 WlD=，查弓形降液管参数图得 fTAA =， dWD = 则 fA = TA = 2m ， dW == 验算液体在降液管中停留时间  =3600fThAHL =﹥ 3～ 5s 故降液管设计合理 ④降液管底隙高度 oh oh = 3600hWoLlu ，取 ou =[1] 精馏段 oh = 3600 =Wh oh =﹥ 提馏段 oh = Wh oh =﹥ （ 2）塔板布置 ①塔板的分块 塔径 D，故塔板采用 分 块式 ②边缘区宽度 WC= m，安定区宽度 WS= m ③孔区面积计算 2 2 2 1a π xA = 2 [ x R x + R s i n ]1 8 0 R吉林化工学院化工原理课程设计 13 其中： x=D/2– （ Wd+WS） =（ +） = R=D/2– WC= ④孔设计及其排列 本设计处理的物系无腐蚀性，可选用δ =3mm 碳钢板，取筛孔直径 do=5mm。 筛孔按正三角形排列，去孔中心距 t 为： t=3do=3 5=15mm 筛孔数目 n 为： 塔板开孔区的开孔率 φ 为 2 2od = 0 . 9 0 7 = 0 . 9 0 7 = 1 0 . 1 %t 0 . 0 1 5   开孔率在 5～ 15%范围内，符合要求。 气体通过筛孔的气速为 精馏段：  S j S jo 实 0VV = = = 1 2 . 4 m / sA 0 . 1 0 1 0 . 9 8 3aA 提馏段：St Sto 实 0VVu = = = / sA aA 筛板流体力学验算 塔板压降 （ 1） 干板阻力 hc 由 do/δ =5/3= 查图干筛孔的流量系数图 得 C0= 由 20Vc 0Lu ρh = c ρ         得 精馏段：          2cj 1 2 . 4 3h = 0 . 0 5 1 = 0 . 0 4 8 m 液 柱0 . 7 7 2 8 0 8  2 2 2 1 2a = 2 [ 0 . 1 9 9 0 . 3 1 5 0 . 1 9 9 + 0 . 3 1 5 s i n ( ) ] = 0 . 9 8 3 m1 8 0 0 . 3 1 5 = A = 5030个t吉林化工学院化工原理课程设计 14 提馏段：          2ct 1 1 . 8 1 2 . 8 9h = 0 . 0 5 1 = 0 . 0 4 4 m 液 柱0 . 7 7 2 7 8 5 . 7 5 8 （ 2） 气流通过液层的阻力 1h 计算 由 Sjaj TfVu = = / sA A StatTfVu = = 0 . 8 5 7 m / sA A 气相动能因数 Fo 1122o j VjF = u ρ = / 查充气系数关联图得 j = 1122o t VtF = u ρ = 1. 47 kg / s. m 查充气系数关联图得 t = 精馏段： 1jh = j hL= 液柱 提馏段： 1th = t hL= m 液柱 （ 3） 液体表面张力的阻力 h 的计算 精馏段： Ljj L i 04 σh = = 0 . 0 0 1 9 m 液 柱σ gd 提馏段： LtLt 04 σh = = 0 . 0 0 1 9 7 m 液 柱σ gdt 气体通过每层塔板的液柱 精馏段： Pj Cj Lj jh h h h    液柱 提馏段： 液柱 气体通过每层塔板的压降 精馏段： P j p j L jΔ P = h ρ g = 0 . 0 8 7 9 8 0 8 9 . 8 1 = 6 9 6 . 7 P a 7 0 0 P a 提馏段： P t p t L tΔ P = h ρ g = 6 5 3 . 4 P a 7 0 0 P a 符合设计要求。 Pt Ct Lt th h h h   吉林化工学院化工原理课程设计 15 液面落差 对于筛板塔，液面落差很小，且本设计的塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。 液沫夹带 液沫夹带量   10aVL T fue Hh 根据设计经验，一般取  = = 精馏段： 提馏段：    35 . 7 1 0 0 . 8 5 6= = 0 . 0 1 7 8 K g 液 / K g 气 0 . 1 K g 液 / K g 气0 . 4 0 . 1 61 9 . 0 1 3 1 0 故本设计中液沫夹带量 ev在允许的范围内。 漏液 对筛板塔，漏液点气速 o ,m i n 0 L L Vu = 4 . 4 C ( 0 . 0 0 5 6 + 0 . 1 3 h h )ρ ρ 精馏段： 实际孔速 实ou =﹥ minou ，稳定系数 实minoouK u ﹥ ajvjLj T f 10e=σ H h    35 . 7 1 0 0 . 8 6= = 0 . 0 1 8 K g 液 / K g 气 0 . 1 K g 液 / K g 气0 . 4 0 . 1 62 0 . 7 1 5 1 0atvtLt T f 10e= σ H h     ominu = 4 . 4 0 . 7 7 2 0 . 0 0 5 6 + 0 . 1 3 0 . 0 6 0 . 0 0 1 9 8 0 8 / 3 = 5 . 6 3 m / s吉林化工学院化工原理课程设计 16 提馏段： 实际孔速 实ou =﹥ minou ，稳定系数 实minouK u =﹥ 故本设计中无明显的漏夜。 液泛验算 为防止塔内发生液泛，降液管内液层高应满足 ()d T WH H h   苯 — 甲苯物系属一般物系，取  =， 板上不设进口堰 ， = m液柱 精馏段： ()TWHh=（ +） = m dj Pj L dH h h h   ++= m液柱﹤ ()TWHh 提馏段： ()TWHh=（ +） = dj Pj L dH h h h   ﹤ ()TWHh 故在本设计中不会发生液泛现象 塔板负荷性能图 漏液线 由 o ,m i n 0 L L Vu = 4 . 4 C ( 0 . 0 0 5 6 + 0 . 1 3 h h )ρ ρ     23minmin， ，1000Sho L W O W O WOWVLu h h h h EAl得     23， min . 4 { 0 . 0 5 6 0 . 1。