精馏塔设计(4)

F0?6.86?2.928?11.7?12 阀孔动能因数F0变化不大，仍在9~12范围内

塔板开孔率?N(d0/D)2?13.2%

提留段计算

取阀孔动能因子F0=11 孔速u0?F0?113.266?6.087m/s

?vm提每层塔板上浮阀数N?VS'?4?20.707d0u0?4?94

?(0.039)?6.0872取边缘区域宽度Wc=0.04m Ws=0.07m

?x??2塔板上的鼓泡面积Aa?2?xR2?x2?Rarcsin?

180R??R?D2?Wc?0.46m x?D2?(Wd?Ws)?0.28m

?0.28??2222Aa?2?0.28(0.46)?(0.28)?(0.46)arcsin?0.481m ?1800.46??浮阀排列方式采用等腰三角形叉排，取同一排的孔心距t=75mm=0.075m 则估算排间距t'?AaNT?0.48193?0.075?69mm

考虑到塔的直径较大，必须采用分块式塔板，而各分块版的支撑与衔接也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距不宜采用90mm，而应小于此值。 故取t’=65mm=0.065m

按t=75mm，t’=65mm，以等腰三角形叉排方式作图，排得阀数87个

按N=87重新核算孔速及阀孔动能因数

u0?0.678?4?6.50m/s

2?(0.039)?87F0?6..5?3.266?11.7?12 阀孔动能因数F0变化不大，仍在9~12范围内

2塔板开孔率?N(d0/D)?13.2%

16

2.3.3塔板流体动力学验算

精馏段计算

（1）气相通过浮阀塔板的压强降H①干板阻力uoc?73.11.825p?hC?hI?h?

1.82573.12.928?vm提2?5.83m/s u0=6.428m/s＞uoc

故hc?5.34?vm提u02?lm提g?0.0413m

②板上充气液层阻力

取充气系数ξ0=0.45 hI=ξ0hL=0.45×0.06=0.027m液柱 ③液体表面张力所造成的阻力：此阻力很小忽略不计。 因此，与气体流经一层浮阀塔板的压强降所相当的液柱高为 hp=0.0413+0.027=0.0683m液柱 则单板压降△Pp?hp?故设计合理

Lm精=0.0683×798.528×9.81=535.03Pa＜700Pa

提留段计算

同理有uoc=5.491

Pp?hp?Lm提故设计合理 (2)淹塔

=0.0687*789.455*9.81=532.05Pa＜700Pa

精馏段计算

为了防止淹塔现象的发生，要求控制降液管中清液层高度 Hd≤φ(HT+hw) Hd=hp+hl+hd

①气体通过塔板的压强降所相当的液体高度hp，前已算hp=0.0683m ②液体通过降液管的压头损失，因不设进口堰 故hd?0.153(LsLwh0')?0.153?(20.01570.7?0.022)?0.00159m

2③板上液层高度，前已选定hl=0.06m

17

则Hd=0.0683+0.06+0.00159=0.130m 取φ=0.5 又已选定HT=0.4m，hw=0.048m，则 φ(HT+hw)=0.5×（0.4+0.048）=0.224m 可见 Hd＜φ(HT+hw),符合防止淹塔的要求

提留段计算

Hd≤φ(HT+hw) Hd=hp+hl+hd

①气体通过塔板的压强降所相当的液体高度hp，前已算hp=0.0687m ②液体通过降液管的压头损失，因不设进口堰 故hd?0.153(LsLwh0')?0.153?(20.004170.7?0.0298)?0.00611m

2③板上液层高度，前已选定hl=0.06m 则Hd=0.0687+0.06+0.00611=0.1348m 取φ=0.5 又已选定HT=0.4m，hw=0.038m，则 φ(HT+hw)=0.5×（0.4+0.038）=0.219m 可见 Hd＜φ(HT+hw),符合防止淹塔的要求 (3)雾沫夹带

精馏段计算

'Vs泛点率??vm精?Lm精??vm精?1.36LsZL?10000'KCFAb2

板上液体流经长度ZL=D-2Wd=1-2*0.15=0.7m 板上液体面积Ab=AT-2Af=0.785-2*0.0071=0.634m

苯和甲苯按正常系统取物性系数K=1.0，由泛点负荷系数图查得CF=0.113

0.707?2.928798.528?2.928?1.36?0.00157?0.7泛点率?1.0?0.113?0.634=0.61<0.8

泛点率均在80％以下，故知雾沫夹带量能满足ev＜0.1 kg液/kg气的要求

提留段计算

18

Vs泛点率?'?vm提?Lm提??vm提KCFAb?1.36LsZL?10000'

板上液体流经长度ZL=D-2Wd=1-2*0.15=0.7m 板上液体面积Ab=AT-2Af=0.785-2*0.0071=0.634m

苯和甲苯按正常系统取物性系数K=1.0，由泛点负荷系数图查得CF=0.113

0.678?3.266789.455?3.266?1.36?0.00417?0.7?10000?63.0%

2

泛点率?1.0?0.113?0.634泛点率均在80％以下，故知雾沫夹带量能满足ev＜0.1 kg液/kg气的要求 （4）漏液验算

精馏段计算

动能因数F0?5，相应的气相最小负荷VSmin为：

VS其中

min??4d0Nu0min

2u0min?FVSmin?V?5/?422.928?2.922m/s

?d0Nu0min=0.3245m3/s?1.103m3/s

可见不会产生过量漏液。

提留段计算

动能因数F0?5，相应的气相最小负荷VSmin为：

u0min?FVSmin?V?5/3.266?9.036m/s

?4d0Nu0min=0.9386m3/s?1.103m3/s

2?可见不会产生过量漏液。

19

2.3.4塔板的负荷性能图

精馏段计算

(1)雾沫夹带线

Vs依据泛点率?'?vm精?Lm精??vm精?1.36LsZL?10000'KCFAb

Vs按泛点率

'2.928798.528?2.928'?1.36Ls?0.7?10000'1.0?0.113?0.643Vs=0.968-15.867Ls①

'?80%

整理得

提留段计算

Vs依据泛点率?'?vm提?Lm提??vm提KCFAb2.928?1.36LsZL?10000'

Vs'按泛点率'798.528?2.928?1.36Ls?0.7?10000'1.0?0.113?0.643'?80%

整理得 Vs=0.969-15.867Ls

(2)液泛线

精馏段计算

联立：hp=hc+hI+hσ Hd=hp+hL+hd Hd＜φ(HT+hw)

得：φ(HT+hw)= hp?hL?hd?hc?hI?h??hL?hd由上式确定液泛线，忽略hσ项，

液泛线方程为aV2S?b?cL?dL52S2/3 S5其中，a?1.91?10?V?LN2?1.91?10?2.928798.528*872?0.093

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