塔设备设计(2)

降液管时塔板间流体流动的通道，也是使溢流液中所夹带气体得意分离的场所。降液管有圆形与弓形两类。通常圆形降液管一般只用于小直径塔，对于直径较大的塔，常用弓形降液管；

2）流型选择

溢流方式与降液管的布置有关，常用的有以下几种形式： U型流、单溢流、双溢流及阶梯式双溢流等（见图4.3.2）。

(a)U 型流：液体流径最长，可以提高版效率，其板面利用率最高，但液面落差大，仅用于小塔及液体流量小的场合；

(b)单溢流：液体流径较长，塔板效率较高，塔板结构简单，加工方便，广泛应用于直径2.2m以下的塔中；

(c)双溢流：此种溢流方式的优点是液体流径短，从而降低液面落差，但塔板结构复杂，板面利用率低，一般用于直径大于2m的塔中及气液比大的场合；

(d)阶梯式双溢流：此种溢流方式可在不缩短液体流径的情况下减小液面落差小，但塔板结构最复杂，只适用于塔径很大、液流量很大的特殊场合。

图4.3.2 塔板流型

(a)单溢流流型 （b）U型流 （c）双溢流流型 （d）阶梯式（同一板高） （e）阶梯式（不同一塔高）

分离塔T201分离未反应的丙烯和环氧丙烷的过程，生产量较大，生产能力要求高，并要求具有一定的操作弹性。综合考虑塔板效率、分离效果和设备的成本、制造以及后期的维修等，我们选用浮阀塔。

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4.3.5 T101详细设计

4.3.5.1 基本数据

根据Aspen软件的模拟结果，回流比为3.0288，共有30块塔板，其中精馏段有12块，提馏段有18块。各理论板上的流量见表4.3.5。表4.5.6为分离塔在操作条件下的物料特性。

表4.3.5 体积流量表 Mass flow liquid from

Stage

kg/hr

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

1119.48189 841.6128 841.6128 841.6128 841.6128 841.6128 841.612799 841.612784 841.612306 841.597728 841.15322 828.81882 3786.66916 3786.66907 3786.66908 3786.66909 3786.6691 3786.66909 3786.66908 3786.66905 3786.669 3786.66893 3786.66883 3786.6688 3786.669 3786.67 3786.67226 3786.61026 3781.41996 2722.13086

7

Mass flow vapor from

kg/hr 0

1119.48189 1119.48189 1119.48189 1119.48189 1119.48189 1119.48189 1119.48189 1119.48188 1119.4814 1119.46682 1119.02231 1064.49072 1064.53823 1064.53814 1064.53815 1064.53817 1064.53818 1064.53818 1064.53818 1064.53817 1064.53816 1064.53815 1064.53813 1064.53818 1064.53843 1064.53939 1064.54152 1064.47942 1059.28911

表4.3.6 T201操作条件下的物料特性

精馏段 提馏段

气相平均体积流量 V （m3/h） 215.851 211.692

液相平均体积流量L (m3/h) 0.454 4.041

气相平均密度(kg/m3) 1.175 1.875

?V

液相平均密度 (kg/m3) 611.975 673.647

?L

液相表面张力

（mn/m）

?17 20

4.3.5.2 塔径的计算

塔板允许的有效空塔气相速度

D?4VS?u 式中：

D—塔径，m；

VS—塔内气体流量，m3/s;

u—空塔气速，即按空塔截面积计算得气体线速度，m/s。

uLmax=C?-??VV (4-19)

式中：

?L—液相密度，kg/m3；

?V—气相密度；kg/m3；

umax—极限空塔气速，m/s；

C—负荷系数，m/s。

C?C??0.220??20??????? (4-20)

式中：

C—操作物系的负荷系数，m/s；

?—操作物系的液体表面张力，mN/m。

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4-18）

4-21）

（ （ L?L(?)0.5 （4-22）

?VLVV式中：

?V— 气相密度，㎏/m3 ；

?L — 液相密度，㎏/m3；

V — 气相流量，m3/h； Ｌ — 液相流量，m3/h；

H?H?HTL （4-23）

式中：

HT— 塔板间距,m；

H— 板上清液层高度，m。

L当表面张力为σ时，用上式进行修正。C20值可由下图查的，也可由曲线回归成方程计算得到。

Smith 关联图见图4.3.3。

图4.3.3 smith 关联图

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按照上述计算公式初估塔径后，要加以圆整，当塔径小于1m时，间隔按0.1m进行圆整；当塔径大于1m时，间隔按0.2m进行圆整。

对于塔T201： 选取板间距HT=0.6m；

板上清液层高度hL=0.1m；可得：

L?L(?)0.5=( 4.041/ 211.692)x(673.647/1.875)V?LVV0.5

=0.362

查图得：C20=0.068，由（4-20）得：

??20???C?C20

??????0.2=0. 068*(20*10-3/20)0.2 =0.017

代入式（4-19），得：

umax=C?L-?V?V

=0.017*((673.647-1.875)/ 1.875)0.5 =0.322( m/s)

代入式（4-21），并取安全系数为0.7，得： u=0.7ug max =0.7*0.322 =0.225m/s

代入式（4-18），得：

D?4VS?u 10

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