化工原理课程设计--甲醇-水二元体系浮阀精馏塔的工艺设计

化工原理课程设计--甲醇-水二元体系浮阀精馏塔的工艺设计内容摘要：

 3) tw=℃ W甲醇， W水， sm p aL W mL W m .2 8 4 1   精馏段液相平均粘度： sm pam . 精 提馏段液相平均粘度： sm pam . 提 液负荷计算 精馏段： hk mo lDRV /6 9 1 17 4 6 )11 8 ()1(  hk mo lRDL /  浦化工 0910 19 号 杨福 24 smMVVVmVmS /47 00 00 3 精精 smLMLLLS / 3 精精 提馏段： hk m o lqFLL /  hk m o lFVV /  ）（ smMVVVVS / 3 提提 smMLLLLS / 33 提提 . 塔径塔板工艺尺寸的确定 欲求塔径应先求出 u，而 u＝安全系数 umax m a x L m V mVmuC  精 精精 精 式中： 3L3Vkg / m。 kg / m。 m / s。 C液 相 密 度 ，气 相 密 度 ，负 荷 因 子 ， 精馏段 取塔板间距  ， 板上液层高度 1 55 m m m ， 塔板间距与塔径的关系 浦化工 0910 19 号 杨福 25 塔 径 /D， m ～ ～ ～ ～ ～ 板间距 /HT， mm 200～ 300 250～ 350 300～ 450 350～ 600 400～ 600 那么分离空间： 1 0 .4 0 .0 5 5 0 .3 4 5TH h m    功能参数： 01 89 10 精精VLSSVL  从史密斯关联图查得： C 由于 0805 20 20  精mCC  smCuVVLm / a x 精精精精   取安全系数 = 则 smuu / m a x  浦化工 0910 19 号 杨福 26 muVD S   取 圆整得 D= 塔截面积 ： 222 )(44 mDA T   空塔气速： smAVu TS / 475  提馏段 功能参数： 3 提提VLSSVL  取塔板间距  ，板上液层高度 1 55 m m m ， 那么分离空间 : 2 9 5  lT hH 从史密斯关联图查得： C  提mCC  smCuVVLm /323.. 2 .4 5 69. 0 7 4 402020m a x 提提提提  取安全系数 = 则 smuu /6 2 6 2 m a x  muVD S   所以圆整取 D m 塔截面积：     22   DAT m2 空塔气速： smAVu TS /  溢流装置的确定 选用单溢流、弓形降液管、平行受液盘及平行溢流堰，不设进口堰。 单溢浦化工 0910 19 号 杨福 27 流又称直径流，液体自液盘横向流过塔板至溢流堰，流体流径较大，塔板效率高，塔板结构简单，加工方便，直径小于 的塔中广泛使用。 工业中应用最广的降液管是弓形降液管。 1) 溢流堰长 Wl 精馏段： 根据塔径 = 溢流堰长 mDl W 精 提馏段： 根据塔径 = 溢流堰长 mDlW 提 2)出口堰高 OWLW hhh  选用平直堰，堰上液层高度 液流收缩系数 浦化工 0910 19 号 杨福 28 精馏段： 提流段 : mhhhmhElLOWLWOWWh)(1000. 0 3 513233，则近似取由图查得提 3） 弓形降液管宽度 dW 和面积 fA Dlw 查图知 ,  DWAA dTf mhhhhElLLLEhmLlLEhOWLWOWWhShhWhOW)(1000. 0 2 213600/10003233332，则近似取由图查得液流收缩系数，塔内液体流量，精浦化工 0910 19 号 杨福 29 精馏段： 3 0 9 fA WD= = 验算液体在降液管内停留时间 STfL HAθ 提镏段： fA W ssL HASTf 0 2 8 0 0 1  θ 停留时间 S5 故降液管尺寸可用。 4) 降液管底隙高度 降液管底隙高度是指 降液管下端与塔板间的距离，以 h0表示。 降液管底隙高度应低于出口堰高度 hw， (hwho)不应低于 6mm 才能保证降液管底端有良好的液封 . 工程上 ho一般取 2025mm。 本次设计中取 22mm。 hwho=39 22 =17 mm 6 mm 故降液管底隙高度设计合理。 安定区与边缘区的确定 1) 入口安定区 塔板上液流的上游部位有狭长的不开孔区，叫入口安定区，其宽度为 SW。 此区域不开孔是为了 防止因这部位液层较厚而造成倾向性液封，同时也防止气泡窜入降液管。 一般取 SW =（ 50~100） mm,精馏段取 SW =70mm,提镏段取 SW =70mm。 浦化工 0910 19 号 杨福 30 2） 出口安定区 在塔板上液流的下游靠近溢流堰部位也有狭长的不开孔区，叫出口安定区，其宽度与入口安定区相同，亦为 SW。 这部分不开孔是为了减小因流进降液管的液体中含气泡太多而增加液相在降液管内排气的困难。 精馏段取 SW =70mm,提镏段取 SW =70mm。 3） 边缘固定区 在塔板边缘有宽度为 WC 的区域不开孔，这部分用于塔板固定。 一般 CW =（ 25~50） mm。 精馏段取 CW =40mm,提镏段取 CW =40mm。 鼓泡区阀孔数的确定及排列 塔径 D/mm 8001200 14001600 18002020 22002400 塔板分块数 3 4 5 6 D 精 =D 提 =1200mm 所以查表得：塔板分 块数（精馏） =塔板分块数（提馏） =3 浦化工 0910 19 号 杨福 31 工艺要求：孔径 md  精馏段 取阀孔动能因子 F =10 孔速 smFuVC/ 100,0 精 浮阀 孔 数 )(1 3 3 79 9 3 44 7 5 4 2,020个 CSudVN 取无效区宽度 cW = 安定区宽度 sW = 弓形降液管宽度 W 开孔区面积 2 2 2 12 s in180a xA x R x R R   = 其中 R= 2cD W= x= ()2dD W Ws= 浮阀排列方式采用 等腰三角形叉排 图如下： 浦化工 0910 19 号 杨福 32 经过精确绘图，得知，当 t’ =65mm 时，阀孔数 N 实际 =118 个 按 N=118 重新核算孔速及阀孔动能因数： 孔速 u0= VS/（π 1/4 d2 N） = m/s F0=uo (ρ V,M) = 阀孔动能因数变化不大，仍在 9～ 12 范围内。 ∴ 开孔率 % 1056 )( 20 DdN 实际 (∵ 5%%14%,∴ 符合要求 ) 故： t=75mm , t’ =65mm, 阀孔数 N 实际 =118 个 ∴则每层板上的开孔面积 AO =A a φ = %= 提留段 ： 取阀孔动能因子 100 F 浦化工 0910 19 号 杨福 33 孔速 smFuVC /100,0 提 浮阀数 )(44 2,020个 CSudVN 取无效区宽度 CW 安定区宽度 SW 弓形降液管宽度 W 开孔区面积 2 2 2 12 s in180a xA x R x R R   = 其中 CWDR 2  )(2 SC WWDx 由图可得实际 浮阀 孔 数 实际N 118 块   sNdVu SC /44 220,0 实际实际  提实际实际 VCuF ,00 阀孔动能因数变化不大，仍在 9～ 12 范围内 ∴ 开孔率 )( 20 DdN 实际% (∵ 5%%14%,∴ 符合要求 ) 塔盘流体力学验算 校核 浦化工 0910 19 号 杨福 34 干板压强降 浮阀由部分全开转为全部全开时的临界速度为 U0,c U0,c=（ ,M） （ 1/） = 液柱精精 mguhLVoC 22      液层阻力 )(1 oww hhh   ε取 液柱mh 0 2 4 7 5  液体表面张力 数值很小，设计时可以忽略不计 液柱mhhhh cp 0 6 0 4 2 4 7 3 5   气体通过每层塔板的压降△ P 为 PaPagL 6 0 4 ,p  精 降液管停留时间 液体在降液管内停留时间 精馏段： ssL HAhTf 10   提馏段： ssL HAhTf 280   故降。