苯-甲苯浮阀连续精馏塔课程设计(3)

3故精馏段平均液相密度为?精?（813.67?796.49）/2?805.08kg/m

3 提馏段平均液相密度为?提?（796.49?781.25）/2?788.87kg/m 3.1.6 液相平均表面张力的计算

有公式?LM???i?i计算

塔顶液相平均表面张力计算

tD?81.16?C时，查《化学化工物性数据手册》得

??A?21.13mN/m,?B?21.56mN/m

LD?0.957?21.13?(1?0.957)?21.56?21.15mN/m进料板液相平均表面张力计算

tF?94.79?C时，查《化学化工物性数据手册》得

??A?19.48mN/m,?B?20.06mN/m

LF?0.399?19.48?(1?0.399)?20.06?19.83mN/m塔底液相平均表面张力

tW?109.99?C时，查《化学化工物性数据手册》得

??A?17.67mN/m,?B?18.42mN/m

LW?0.012?17.67?(1?0.012)?18.42?18.41mN/m精馏段平均表面张力为?L?(21.15?19.83)/2?20.49mN/m 提馏段平均表面张力为?L??(19.83?18.41)/2?19.12mN/m 3.2 精馏塔主要工艺尺寸的计算 3.2.1 塔径的计算

气液相体积流量为

VS?VMV精馏段：

LS???VLML?V(MVD?MVF)?V1.02?10?3?1.59?10?3(78.71?83.43)/22.82?0.046m/s3

3?L???83.03804.55?1.59?10?3?0.105?10?3m/sVSV?MV???87.585提馏段：

LS???V3.172.38?10?3?0.0439m/s3L?M?L

??89.255788.87?0.269?10?3?L?m/s3则，精馏段由umax?CC?C20(?

?L??V?V,C可由：

图的横坐标为：LSVS?(?L20)0.2求得，由史密斯关联图查得，804.552.821/2?L?V)1/20.105?100.046?3

hL?0.06m?()?0.039,取板间距HT?0.45,板上液层高度

则 HT-hL?0.45?0.06?0.39m,

图3-1.史密斯关联图

查史密斯关联图得C20?0.085,C?C20(umax?C[1]

?L20)0.2?0.085?(20.4920)0.2?0.085

?L??V?V?C804.55?2.822.82?1.43m/s

取安全系数为0.7，则空塔气速为

u?0.7umax?0.7?1.43?1.001m/s塔径D?4VS4?0.0463.14?1.001

?u??0.242m按标准塔径圆整后为D=0.3m 塔截面积为AT??4D2?3.144?(0.3)2?0.071m2

实际空塔气速为u1????(??)1/20.0460.071?3?0.648m/s

同理提馏段：由史密斯关联图查得，图的横坐标为：

LSVS?L?V?0.269?100.0452?(788.873.17)1/2?0.094

取板间距HT?0.45m,板上液层高度hL?0.06m,则

???HT?hL?0.39m，查史密斯关联图得C20?0.080C??C20(??

??L20)0.2?0.080?(?19.1220)0.2?0.079?L??V?umax?C???V

?

788.87?3.173.17?1.24m/s?0.079

取安全系数为0.7，则

?u??0.7umax?0.7?1.24?0.858m/s塔径D??4VS??4?0.04523.14?0.868

?0.258m?u??按标准塔径圆整后D??0.3m 塔截面积为AT??4D??23.144?(0.3)2?0.071m2

实际空塔气速为：u2?VSAT???0.04390.071?0.618m/s

3.2.2 精馏塔有效高度的计算

（N精?1）HT?（13?1）?0.45?5.4m 精馏段有效高度为Z精?提馏段有效高度为Z提?（N提?1）HT?（21?1）?0.45?9.0m

故精馏塔的有效高度为:Z?Z精?Z提?5.4?9.0?14.4m 3.3 塔板主要工艺尺寸的计算

3.3.1 溢流装置计算

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lW

取lW?0.8D?0.8?0.3?0.24m,(D?D?,故lW?lW?0.24m) (2)溢流堰高度hW

精馏段：由hW?hL?hOW,选用平直堰，堰上液层高度hOW?近似取E=1，则hOW?2.84?1?(0.105?10?3??2.841000?3E(LhlW)2/3

?36001000取板上层清液高度hL?0.06m,则：

hW?hL?hOW?0.06?0.00383?0.056m0.24)2/3?3.83?10m

)2/3提馏段：hOW??2.8410000.24????取hL?0.06m,hW?hL?hOW?0.06?0.00719?0.0528m

?1?(0.269?10?3?3600?0.00719m

(3)弓形降液管高度Wd和截面积Af 精馏段：由lW/D?0.24/0.3?0.8，

图3-2.弓形降液管的宽度和面积

查弓形降液管的参数图得：

AfAT?0.15,WdD0.22[5]

Af?0.15?AT?0.15?0.071?0.011mWd?0.2D?0.2?0.3?0.06m

验算液体在降液管中停留时间，即：

??AfHTLh?0.011?0.40.105?10?3?41.90s?5s故降液管设计合理

提馏段：因D??D?0.3m,故Af?Af?0.011m2,Wd?Wd?0.06m 则???0.011?0.40.269?10?3???16.36s?5s，故降液管设计合理。

（4）降液管底隙高度h0

取降液管底隙的流速u0?u0?0.08m/s，则 精馏段：

h0?LhlWu0?0.105?10?3?0.24?0.085.5?10?3m

hW?h0?0.056?0.0055?0.0505?0.00383h0???3Lh0.269?10???0.014??0.24?0.08lWu0提馏段：

???hW?h0?0.0528?0.014?0.0388?0.00383故降液管底隙高度设计合理，选用凹形受液盘，深度hW?50mm

3.3.2 塔板布置

本设计塔径D?D??0.3m

取阀孔动能因子F?F??12,则

精馏段孔速u0??F0?V?122.82?7.15m/s

取d0?d0?39mm,采用F型浮阀每层塔板上浮阀数目为：

N?VS?4?20.0463.144?(0.039)?7.152?6个

d0u0取边缘区宽度WC?0.05m,破沫区宽度WS?0.06m 计算塔板上的鼓泡区面积，即：

Aa?2(xr?x其中r?R?x?D2D222??r2180arcsin0.32xr)?WC??0.05?0.1m?(Wd?WS)?20.32

?(0.06?0.06)?0.032则Aa?2(0.10.1?0.03?3.14?0.11802arcsin0.030.1?0.027m2同理提馏段孔速u0??F0???123.17?6.74m/s

?V????3.144每层塔板上的浮阀数目为：

N??VS0.0439?(0.039)?6.742?4?6个

?d0u0取边缘区宽度为WC?0.05m，破沫区宽度WS?0.06m

因D?D?,则r??r,x??x故塔板上的鼓泡区面积Aa?Aa?0.027m2

取孔心距t=75mm，采用正三角形叉排绘制排列图的浮阀数N?N??9功能因数,则：

u01?VS??精馏段:

?4?0.0463.1440.6484.28??4.28m/s2d0N?(0.039)?92.82?7.19

F0?u01?V?4.28?u1u01??3.144塔板开孔率为：

u02???100%?15.14% 0.0439?(0.039)?93.17?7.272VS提馏段:

?4?4.085m/sd0N??

?F0?u02?V?4.085?

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