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化工原理课程设计 - 分离甲醇水混合液的浮阀精馏塔设计

来源:用户分享 时间:2025/6/3 4:37:15 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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此时,塔径为D'?实际塔板面积A?溢流装置相关计算

4AT??1.104m 圆整得D’=1.2m,则:

V's?1.5m/s A?4D'2?1.13m2 操作气速u?堰长LW?0.7D?0.794m

堰高hW?hL?hOW?0.0777m 按标准取堰高hW=0.079m

2.84?LS?h? 其中,OW1000E?L??0.0123m

?W?由LS/(LW)2.5=12.303 由流液收缩系数计算图查得E=1.024

23由前面计算知:降液管宽度Wd=0.168m 降液管面积Af=0.076m2 液体在降液管中的停留时间??AfHTLS?15.54s 大于5s,故满足要求。

降液管的底隙高度h0?LS?0.0302m 其中,通过降液管底隙的液体流速u0’=0.08m/s LWu0'凹形受液盘深度h0’取为0.05m 塔板布置

边缘区宽度Wc取为0.05m 安定区宽度Ws取为0.075m 开孔区(鼓泡区)面积Aa?2?xr2?x2????x??r2sin?1????0.726m2 180?r??? 其中:x?DD??Wd?Ws??0.357 r??Wc?0.5 522浮阀个数及其排列

取F1型浮阀,其阀孔直径d0=39mm 初取阀孔动能因子F0?u0 则,阀孔气速u0=11.09m/s 阀孔个数n??V?10

4V'S?128.05 圆整取n=130 2?d0u0拟定浮阀按等腰三角形叉排 厚度δ=3mm 阀孔中心距t’=75mm

t?相邻两排间距

Aa?0.0745mnt' 按标准取t=80mm

根据塔板上浮阀的实际分布(如下图2)数出实际浮阀个数N=117

AaWc=50Wd=168AfWs=75t'=75t=80 提馏段浮阀塔板版面布置及浮阀分布图2

由实际浮阀数计算下列参数: 阀孔气速u0T?4V'S?12.14m/s 动能因子F0?u0T?V?10.94在适宜的范围内 2?d0N2?d? 塔板开孔率??N?0??100%?12.4%?D'? 一般对常压塔??10%~14%,则满足要求。

提馏段塔高Z2??NP2?1?HT?6m

7. 塔高的确定

在精馏段与提馏段的结合处预留人孔,此处板间距可以取为0.7m

取精馏段最上面一块塔板距塔顶的距离为1m

取提馏段最下面一块塔板距塔底的距离为0.8m

则,全塔高度为:Z=Z1+Z2+0.7+1+0.8=12.5m

五、浮阀塔流体力学校核

1.精馏段

(1) 塔板阻力校核

干板阻力hd

临界阀孔气速u0c???73????V?11.825?9.875m/s>u0=8.502m/s

则,hd?19.9u00.175?L?0.036m液柱

液层阻力hl??hL?0.04m 液柱 其中β取值为0.5 塔板阻力hf?hd?hl?0.076m液柱

(2)液沫夹带校核

1.36LSZL?VS泛点率F1??V?L??V?0.421 或F1?VS?V?L??V?0.46

KCFAb0.78ATKCF其中:ZL?D?Wd?1.032 取K=1

泛点负荷因子CF查图得CF=0.112 板上液流面积Ab?AT?2Af?0.99m2 计算所得泛点率均小于0.8,故不会产生过量的液沫夹带。

(3)溢流液泛校核

?L?'2流体流过降液管底隙的阻力h??0.153?s??0.153u0?0.001m液柱

?lsh0?降液管清液层高度Hd?hW?h0W???hf?h??0.1569m液柱

降液管中泡沫层高度H'd?Hd/?=0.094m液柱 ( 取泡沫层相对密度φ=0.6)

2由于,HT+hW=0.479m大于H’d ,故不会发生降液管液泛。

(4)负荷性能图及操作弹性

负荷性能图

①漏液线

动能因子F0<5时,会发生严重漏液,故取F0=5计算相应气相流量V?A0u0?0.661m3/s 其中:A0?N?4d02?0.14m2 u0?F0/?V?4.73m/s

②过量雾沫夹带线

1.36LSZL?VS因塔径D>0.9m,取F1=0.8,由泛点率公式F1??V?L??V得:

KCFAb1.36?1.032LS?VS0.8?1.12806.04?1.12整理得:0.0373V?1.404L?0.0886(V,L

1?0.112?0.99单位均为m3/s) 上式为一直线关系。

③液相负荷下限线

以平堰上液层高度h0W=0.006m作为液相负荷下限标准,则hOW?0.006? 代入E=1,LW=0.794,得L=0.0013m3/s

④液相负荷上限线

液体在降液管中最短停留时间以τ=3s计算,则L=3600

⑤溢流液泛线

2.84?L?E??1000?LW?

23HTAf??0.0094m3/s

Hd???hW?HT??0.2874m

hW=0.079m

23hOW22.84?L?3?E???0.472L1000?LW?

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