化工原理筛板精馏塔课程设计案例

则Af=0.0722AT=0.111m2，Wd=0.124D=0.1736m 验算液体在降液管中停留时间

?=

3600AfHTLh=11.73s﹥3～5s[1]

故降液管设计合理 提馏段 由

AlWW=0.66，查弓形降液管参数图得f=0.066，d=0.124 DDAT 则Af=0.066AT=0.105m2，Wd=0.124D=0.1721m

验算液体在降液管中停留时间?=故降液管设计合理 ④降液管底隙高度ho

ho=

3600AfHTLh=10.95s﹥3～5s

Lh，取uo?=0.15m/s[1] ?3600lWuo3600?0.0042=0.03m/s

3600?0.927?0.15精馏段ho=

hW-ho=0.017m﹥0.013m 提馏段ho=0.029m

hW-ho=0.0172m﹥0.013m （2）塔板布置 ①塔板的分块

塔径D>0.8m，故塔板采用分块式

②边缘区宽度WC=0.075 m，安定区宽度WS=0.075 m ③孔区面积计算

π xAa=2?[xR-x+R2?sin-1]180R

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其中：x=D/2–（Wd+WS）=1.4/2-（1.736+0.075）=0.4514m R=D/2–WC=1.4/2-0.04=0.665 m

Aa=2?[0.1990.3152-0.1992+2-10.1990.315?sin()]=0.983m2 1800.315

?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：

1.155n=?Aa=5030个2t

?d?塔板开孔区的开孔率φ为φ=0.907?o?=0.907??t?2?0.005???=10.1% ?0.015?2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：uo实=VSjA0=VSj?Aa?0.255=12.4m/s

0.101?0.983提馏段：uo实=VStV=St=11.81m/s A0?Aa3.3筛板流体力学验算 3.3.1塔板压降 （1）干板阻力hc

由do/δ=5/3=1.67 查图干筛孔的流量系数图 得 C0=0.772

?u0??ρV?由hc=0.051????得

?c0??ρL?精馏段：hcj?12.4??3?=0.051????=0.048m液柱

?0.772??808?22提馏段：hct?11.81??2.89?=0.051????=0.044m液柱

0.772785.758????2（2）气流通过液层的阻力h1计算 由uaj=VSjAT-Af=0.86m/s

uat=

VSt=0.857m/s

AT-Af气相动能因数 Fo

Fo=ujρVj1??2=1.49kg/?s.m? 查充气系数关联图得?j=0.58

????121??=1.47kg/?s.m2? 查充气系数关联图得?t=0.56

????12Fo=utρVt精馏段：h1j=?jhL=0.038m液柱 提馏段：h1t=?thL=0.0372 m液柱 （3）液体表面张力的阻力h?的计算 精馏段：h?j=4σLjσLi?g?d0=0.0019m液柱

提馏段：h?t=σLt4σLt=0.00197m液柱

?g?d0气体通过每层塔板的液柱

精馏段：hPj?hCj?hLj?h?j?0.0879m液柱 提馏段：液柱 h 0.0865m?hCt?hLt?h?t?Pt气体通过每层塔板的压降

精馏段：ΔPPj=hpjρLjg=0.0879?808?9.81=696.7Pa<700Pa 提馏段：ΔPPt=hptρLtg=653.4Pa<700Pa 符合设计要求。

3.3.2 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。

3.3.3液沫夹带

?5.7?10?6?ua液沫夹带量eV????LH?h?Tf?3.2

根据设计经验，一般取hf?2.5hL=2.5×0.065=0.16m 精馏段： e

3.2 5.7?10-6??0.86=?=0.018Kg液/Kg气<0.1Kg液/Kg气-3?0.4-0.1620.715?10? ?vj=5.7?10σLj-6?uaj???H-h??f??T3.2

提馏段： e

5.7?10-6?0.856?=??19.013?10-3?0.4-0.16?3.2vt=5.7?10σLt-6?uat???H-h?Tf?3.2=0.0178Kg液/Kg气<0.1Kg液/Kg气

故本设计中液沫夹带量ev在允许的范围内。 3.3.4漏液

对筛板塔，漏液点气速uo,min=4.4C0(0.0056+0.13hL-h?)ρLρV 精馏段：

uomin=4.4?0.772?

?0.0056+0.13?0.06-0.0019??808/3uo实?1.95﹥1.5 uomin=5.63m/s实际孔速uo实=12.4m/s﹥uomin，稳定系数K?