苯—甲苯混合液筛板精馏塔设计课程(编辑修改稿)

苯—甲苯混合液筛板精馏塔设计课程(编辑修改稿)内容摘要：

面张力的计算： 由 ℃Dt ，查手册，得  mmNA ，  mmNB 1,  mmNmDL 进料板液相平均表面张力的计算： 由 ℃Ft ，查手册，得  mmNA ，  mmNB 1,  mmNmFL 塔釜液相平均表面张力的计算： 由 ℃Wt ，查手册，得  mmNA ，  mmNB 1,  mmNmWL 精馏段液相平均表面张力为：  mmNmL 提馏段液相平均表面张力为：  mmNmL 第 19 页 共 52 页 (5) 液体平均粘度计算 液相平均黏度依下式计算，即：  iiLm x  lglg 塔顶液相平均粘度的计算： 由 ℃Dt ，查手册，得 sm P aA   ， sm P aB   ， 3 2 4 1 5 , mDL ， 得 sm P amDL  ,， 进料板液相平均粘度的计 算： 由 ℃Ft ，查手册，得 sm P aA   ， sm P aB   ， 2 9 5 8 4 , mFL ， 得 sm P amFL  2 9 ,， 塔釜液相平均粘度的计算： 由 ℃Wt ，查手册，得 sm PaA   ， sm P aB   ， 0 2 7 4 2 , mDL ， 得 sm P amDL  ,， 精馏段液相平均粘度为： SmPmL   ， 提馏段液相平均粘度为： SmPmL   第 20 页 共 52 页 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (1) 塔径的计算 对于精馏过程，由于精馏段和提提馏段的气、液相符合及物性数据不同，故设计中两段的塔径应分别计算。 （一） 精馏段 精馏段的气、液相体积流率为：  smVMVmmVVS   smLMLmmLLS  由VVLCu   m a x 式中 C 由式 20 20  LCC 计算，其中 20C 由史密斯关系图查取，图的横坐标为： 0 4 3 6 0 3 6 0 00 0 3 2121   VLhhVL  取板间距 mHT  ，板上液层高度 mhL  ，则： mhH LT  查史密斯关系图得 C  LC  1m a x  smCuVVL   取安全系数为 ，则空塔气数为： 1m a x  smuu 第 21 页 共 52 页 muVD s   （二） 提馏段 提馏段的气、液相体积流率为：  smMVVmmVVS    smMLLmmLLS  取板间距 mHT  ，板上液层高度 mhL  ，则： mhH LT  史密斯关系图横坐标为： 2121   VLhhVL  查史密斯关系图得 C   LC  1m a x   smCuVVL   取安全系数为 ，则空塔气数为： 1m a x  smuu muVD s   综上 ，按标准塔径圆整后为 mD  ， 塔截面积为： 222 8 8 mDA T  精馏段空塔气数  smAVuTs 提馏段空塔气数  smAVuTs 第 22 页 共 52 页 (2) 精馏塔有效高度的计算 精馏段有效高度为： mHNZ T )112(1  ）（精精 提馏段有效高度为： mHNZ T )111(1  ）（ 提提 在进料板上方开一人孔，其高度为 ，故精馏塔 的有效高度为： 9 .2  提精 ZZZ 塔板主要工艺尺寸的计算 （一） 精馏段 (1) 溢流装置的计算 因塔径 mD  ，可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。 各项计算如下： ① 堰长 wl ： 取 mDl w 。 ② 溢流堰高度 wh ： 由 owLw hhh  ，选用平直堰，堰上液层高度 owh 由式 321 0 0  Whow lLEh计算， 近似取 1E ，则 mhow 32   取板上清液层高度 mhL  ， 故 mhhh owLw 。 ③ 弓形降液管宽度 dW 和截面积 fA ： 由 Dlw ，查弓形降液管参数图，得 TfAA ， DWd ， 第 23 页 共 52 页 则 mW f 1 4 7 2  ， mW d 1 9 2  验算液体在降液管中停留时间： ssL HAh Tf   故降液管设计合理。 ④ 降液管底隙高度 0h ： 取降液管底隙高度 10  smu ，则 mulLh wh 00   mmhh w 0 0 1 3 4  故降液管底隙高度设计合理。 选用凹形受液盘，深度 mhw  (2) 塔板布置 ① 塔板的分块。 因 mD  ，故塔板采用分块式。 塔板 分为 4 块。 ② 边缘区宽度确定： 取 mWW ss  ， mWc  ③ 开孔区面积计算。 开孔区面积按式    RxRxRxA a 1222 s i n1802 计算 其中 mWWDxsd )()(2  mWDR c . 82  故 21222 ) i (2 mA a   第 24 页 共 52 页 ④ 筛孔计算及其排列 由于苯和甲苯没有腐蚀性，可选用 mm3 碳钢板，取筛孔直径 mmd 50 。 筛孔按正三角形排列，取孔中心距 t 为： mmdt 15533 0  筛孔数目 n 为 ： 22  t An a 开孔率为 ： %) ()( 2200  tdAA a 气体通过筛孔的气速为： 100 smAVAVuass  （二） 提馏段 （ 1） 溢流装置的计算 ① 堰长 wl ：取 mDl w 。 ② 溢流堰高度 wh ： mh ow 32   取板上清液层高度 mhL  ， 故 mhhh owLw 。 ③ 弓形降液管宽度 dW 和截面积 fA ： 由  Dlw ，查弓形降液管参数图，得 TfAA ， DWd ， 则 mA f 2 5 2  ， mW d  第 25 页 共 52 页 验算液体在降液管中停留时间： ssL HAh Tf    故降液管设计合理。 ④ 降液管底隙高度 0h ： 取降液管底隙流速 10  smu ，则 mulLh wh 00   mmhh w 0 0 0 3 3  故降液管底隙高度设计合理。 选用凹形受液盘，深度 mhw  (2) 塔板布置 塔板布置与精馏段相同， 气体通过筛孔的气速为： 100 smAVAVuass   筛板的流体力学验算 （一） 精馏段 (1)塔板压降 ① 干板阻力 ch 计算。 干板阻力由 20021  CughLVc 计算： 由 d ，查 干筛孔的流量系数 图得 第 26 页 共 52 页 C ， 故 mCugh LVc 12 12200   ② 气体通过液层的阻力 lh 计算 气体通过液层的阻力 Lh 由下式计算，即 Lhh 1 smAA VufTsa  )]/([ 21210 mskguF Vma   查充气系数关联图得  ， 故 mhh L 0 3 7   ③ 液体表面张力的阻力 h 计算 液体表面张力所产生的阻力 h 由下式计算，即： mgdh L L 30     气体通过每层塔板的液柱高度 ph 按下式计算： mhhhh cp 0 2 0   气体通过每层塔板的压降为： K p aPaghp Lpp   (2) 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。 第 27 页 共 52 页 (3) 液沫夹带 液沫夹带按下式计算： 气液气液 kgkgkgkghHueLTaLV/ 3   故液沫夹带量 Ve 在允许的范围内。 (4) 漏液 对筛板塔，漏液点气速 可由以下公式计算：  10m i )(/smhhCu VLL  实际气速 m / usmu  稳定系数为 m i n,00  uuK 故在本设计中无明显漏液。 (5) 液泛 为防止塔内发生液泛，降液管内液层高 dH 应服从下式的关系，即： )( wTd hHH   苯 — 甲苯物系属一般物系，取  ，则 ： mhH wT 2 2 2 )0 4 ()(  而 dLpd hhhH  塔板不设进口堰 ， dh 可由下式计算，即：   muhl lhwsd 00 15 22020 第 28 页 共 52 页 0 1 5 dH )( wTd hHH   ， 故在本设计 中不会发生液泛现象。 （二） 提馏段 (1)塔板压降 ① 干板阻力 ch 计算。 C ， mCughLVc 12 1 2200    ② 气体通 过液层的阻力 lh 计算 气体通过液层的阻力 Lh 由下式计算，即 Lhh  1 smAA VufTsa   )]/([ 21210 mskguF Vma   查充气系数关联图得  ， 故 mhh L 0 3   ③ 液体表面张力的阻力 h 计算 mgdh L L 30      mhhhh cp   K p aPaghp Lpp   (2) 液面落差 本设计可忽略液面落差的影响。 第 29。