化工原理课程设计--丙酮水连续精馏塔的设计(6)

吉林化工学院化工单元设计

?4.4?0.772?0.0056?0.13?0.05?0.0036?m/s ?8.587892.45 1.278稳定系数K:K?

3.3.5液泛

u0u0min?22.19?2.18?1.5 10.15为防止塔内发生液泛，降液管内液层高度Hd应服从下式关系： Hd???HT?hW?

丙酮水属于不发泡物系，?取0.6，则 精馏段：

??HT?hW??0.6??0.45?0.044??0.2964

Hd?hp?hL?hd

板上不设进堰口

'hd?0.153u0??2?0.153??0.08??0.001液柱

2Hd?hp1?hL?hd?0.0693?0.05?0.001?0.1203m液柱

Hd???HT?hW?，故在本设计中不会发生液泛现象。

提馏段：

'Hd?hp2?hL?hd?0.0731?0.05?0.001?0.1241m液柱 'Hd???HT?hW?，故在本设计中不会发生液泛现象。

3.4塔板负荷性能图

3.4.1漏液线 精馏段：

u0min?4.4C0?0.0056?0.13hL?h???L?V u0min?Vsmin A0hL?hW?hOW hOW2.84?LS1?E?1000??lW?3?? ?2 23

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??2.84?LS1? 得：Vsmin?4.4C0A0?0.0056?0.13?hW?E?1000???lW???????23???L1??h?? ?1?V????1????23??2.84?3600?LS1??4.4?0.801?0.237?0.101?0.0056?0.13?0.044????0.481000????????791.94??0.0023 ?1.97?????0.08436?3.63?56.843LS1提馏段：

??23

??2.84?LS2?'Vsmin?4.4C0A0?0.0056?0.13?hW?E??l1000??W???????23???L2??h?? ?2?V2????????23??2.84?3600?LS2???4.4?0.801?0.237?0.101?0.0056?0.130.036????0.481000???????892.45??0.0036? ?1.278?????0.08436?4.6648?102.02LS2??23

在Ls值操作范围内取几个Ls值,依上式计算出Vs值，计算结果见表3-1

表3-1 Ls-Vs关系数据

精馏段

提馏段

Ls(m3/s)

0.001 0.002 0.003 0.004

Vs(m3/s)

0.201 0.2115 0.22 0.227

Ls(m3/s)

0.0009 0.001 0.0015 0.002

Vs(m3/s)

0.1999 0.2011 0.2067 0.2115

3.4.2液沫夹带线

5.76?10??ua以eV??H?h?Lf?T?6?VSVS? ua???2.108V4S ?AT?Af0.502?40.0281?3.2hf?2.5hL?2.5??hW?hOW? hOW

精馏段：

2.84?3600LS???1???1000?0.48?23?1.088LS3

2???6??2.1084VS15.76?10??eV?221.725?10?3?0.45?2.5???0.044?1.088LS3????2????

3.2?0.1

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整理得：

VS1?1.033?8.2643LS13

2提馏段：

???6??2.1084VS15.76?10'??eV??3239.58?10?0.45?2.5???0.036?1.088LS3????2????整理得：

VS2?1.319?9.968LS3 223.2?0.1

在操作范围内任取几个Ls值，依上式计算出Vs值，计算结果见表3-2

表3-2 Ls-Vs关系数据

精馏段

提馏段

Ls(m3/s)

0.001 0.002 0.003 0.004

Vs(m3/s)

1.2 1.161 1.112 1.1

Ls(m3/s)

0.0009 0.001 0.0015 0.002

Vs(m3/s)

1.2261 1.2193 1.1884 1.1608

3.4.3液相负荷下限线

对于平直堰，取堰上高度hOW?0.006m，作为最小液体符合标准，则

hOW2.84?LS1?E?1000??lW?3??=0.006 ?322?0.006?1000?Lsmin???2.84??3.4.4液相负荷上限线

0.48?1.3?10?4m3/s 3600AfHTLS以??3s作为液体在降液管中停留时间的下限则：??AfHT3

Lsmin??4.22?10?3m3/s

3.4.5液泛线

令Hd???HT?hW? Hd?hp?hL?hd hp?hc?hl?h? hl??.hL hL?hW?hOW

联立得：?HT??????1?hW????1?hOW?hc?hd?h?

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忽略h?，将hOW与Ls、hd与Ls、hc与Vs的关系带入上式，并整理得：

'3 a'VS2?b'?c'L2S?dLS

2 式中：a'?0.051??V?'?? b??HT??????1?hW 2???A0C0???L?2?3600?30.153'?3? c? d?2.84?10E?1???? 2???lWh0??lW?'精馏段：将有关数据代人得 a'?0.051?1.97???0.3451 2?791.94?0.101?0.237?0.772??? b'?0.6?0.45??0.64?0.61?1??0.044?0.2273

0.153?3600?'?3 c? ?6640??d?2.84?10?1?1?0.64??0.48?0.48?0.007?2??'23?1.7864

最后整理得：V?0.6586?19.24?5.171LS3 提馏段：a'?2S2S20.051?1.278???0.1497 2??0.101?0.237?0.772??892.45? b'?0.6?0.45??0.6?0.61?1??0.036?0.234

0.153?3600?'?3 c'? ?737.8??d?2.84?10?1?1?0.61???0.48?0.03?2?0.48?Ls3 整理得：VS22?1.5631?4.928L2S?11.703223?1.752

在操作范围内任取几个Ls值，依上式计算出Vs值，计算结果见表3-3

表3-3 Ls-Vs关系数据

精馏段

提馏段

Ls(m3/s)

0.001 0.002 0.003 0.004

Vs(m3/s)

1.231 1.1736 1.1487 1.114

Ls(m3/s)

0.0009 0.001 0.0015 0.002

Vs(m3/s)

1.2061 1.2025 1.1873 1.1736

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由漏液线、液沫夹带线、液相负荷上限线、液限负荷下限线、液泛线分别画出精馏段和提馏段塔板负荷性能图如图3-1、图3-2。

图3-1精馏段塔板负荷性能图

图3-2提馏段塔板负荷性能图m/s

由图3-1、图3-2可以看出得出：

①在任务规定的汽液负荷下的操作点P（设计点）处在适宜操作区的适中位置

②按固定的液气比，由图可查出塔板的汽相负荷下限?VS?min=0.16(0.22)m3/s，液相负荷上限?VS?max?1.32(0.96)m3/s

3

?VS?max1.32?VS?max0.96精馏段操作弹性：==?8.25 提馏段操作弹性：?4.364

?VS?min0.16?VS?min0.22

综上得出结论：精馏塔可正常操作。

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