水乙醇連續(xù)精餾板式塔設(shè)計(jì)任務(wù)書

1、水乙醇連續(xù)精儲(chǔ)板式塔設(shè)計(jì)任務(wù)書第一章工藝流程的選擇及示意圖第一節(jié)概述一、精儲(chǔ)操作在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用在化工、石油、輕工等生產(chǎn)過(guò)程中，原料和中間產(chǎn)品有許多是由幾具組分組成的液相均相混合物（或稱混合液、溶液），為了對(duì)某些組分進(jìn)行提純，或回收其中有用的組分，常需將混合液進(jìn)行分離。精儲(chǔ)就是最為常用的分離方法之一。該設(shè)計(jì)中，用精儲(chǔ)的方法來(lái)分離乙醇和水的混合物。二、精儲(chǔ)分離的依據(jù)精儲(chǔ)是利用混合物中各組分揮發(fā)性不同這一性質(zhì)，將混合物中各組分進(jìn)行分離的單元操作。由于乙醇比水在同樣的條件下更易揮發(fā)，因此，乙醇為易揮發(fā)組分，水為難揮發(fā)組分。第二節(jié)設(shè)計(jì)方案的確定一、操作壓力精儲(chǔ)操作通?？稍诔?、加壓、減壓下進(jìn)行，確定

2、操作壓力主要是根據(jù)所處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性進(jìn)行考慮。一般來(lái)說(shuō)，常壓精儲(chǔ)最為簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，若物料無(wú)特殊要求，應(yīng)盡量在常壓下操作。對(duì)于沸點(diǎn)低、常壓下呈氣態(tài)的物料必須在加壓下進(jìn)行蒸儲(chǔ)。加壓操作可提高平衡溫度，有利于塔頂蒸汽冷凝熱的利用，或可用較便宜的冷卻劑，減少冷凝，冷卻費(fèi)用。在相同的塔徑下，適當(dāng)?shù)靥岣卟僮鲏毫?，可以提高塔的處理能力。但相?duì)揮發(fā)度有所下降。對(duì)熱敏性的物料和高沸點(diǎn)物料常采用減壓精儲(chǔ)操作，降低操作壓力，組分的相對(duì)揮發(fā)度增加，有利于分離。減壓操作降低了平衡溫度，這樣可以使用較低溫位的加熱劑。但降低壓力也導(dǎo)致塔徑增加和塔頂蒸汽溫度的降低，且必須使用抽真空的設(shè)備，增加了

3、相應(yīng)的設(shè)備和操作費(fèi)用。本設(shè)計(jì)為3atm壓力下操作。（不是常壓?jiǎn)?，不需要抄一堆文字，?yīng)具體指出你選了哪種形式的操作壓力，并說(shuō)明原因）二、加熱方式本設(shè)計(jì)的精儲(chǔ)塔采用間接蒸汽加熱。（同上道理，應(yīng)說(shuō)明選擇的原因）三、進(jìn)料狀態(tài)進(jìn)料的熱狀態(tài)指進(jìn)料的q值，q的定義為使每千摩爾進(jìn)料變成飽和蒸汽所需的熱量與每千摩爾進(jìn)料的汽化潛熱之比。進(jìn)料狀態(tài)主要有五種：冷進(jìn)料、泡點(diǎn)進(jìn)料、氣、液混合進(jìn)料、飽和蒸汽進(jìn)料、過(guò)熱蒸氣進(jìn)料等。其中泡點(diǎn)進(jìn)料的操作比較容易控制，并且不受季節(jié)氣溫的影響；另外，泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，精儲(chǔ)段與提儲(chǔ)段的塔徑相同，在設(shè)計(jì)和制造時(shí)也比較方便。所以本設(shè)計(jì)操作選擇泡點(diǎn)進(jìn)料，即q=1。四、熱能利用蒸儲(chǔ)過(guò)程的特性是重復(fù)地

4、進(jìn)行汽化和冷凝，因此，熱效率很低，其蒸儲(chǔ)系統(tǒng)的熱能利用問(wèn)題非常重要。,并在圖下方注明:五、工藝流程示意圖（全文所有的圖應(yīng)按順序列成圖1、圖2圖號(hào)圖名）進(jìn)此第二章精館塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一節(jié)引言精儲(chǔ)所進(jìn)行的是氣、液兩相之間的傳質(zhì)，而作為氣、液兩相傳質(zhì)用的塔設(shè)備首先必須要能使氣、液兩相得到充分接觸，以達(dá)到較高的傳質(zhì)效率。塔設(shè)備設(shè)計(jì)要具備下列各種基本要求：1、氣、液處理量大，即當(dāng)生產(chǎn)能力大時(shí)，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶，攔液或液泛等破壞操作的現(xiàn)象。2、操作穩(wěn)定，彈性大，即當(dāng)塔設(shè)備的氣、液負(fù)荷有較大圍的變動(dòng)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定操作，并應(yīng)保證長(zhǎng)期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。3、流體流動(dòng)

5、的阻力少，可降低操作費(fèi)用。4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料耗用量小，制造和安裝容易。5、耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。6、塔的滯留量要小。（這段文字人人相同，能不能改進(jìn)一下）第二節(jié)原始數(shù)據(jù)原始液：乙醇和水的混合物（全文所有的表應(yīng)按順序列成表1、表2,并在表上方注明:表號(hào)表名）原料液處理量8.3t/h原料液（含乙醇）38.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）原料液溫度20C塔頂廣品（含乙醇）0.83（摩爾分率）塔底殘液（含乙醇）0.10（摩爾分率）操作壓力常壓熱源條件3.0atm第三節(jié)物料衡算1、揮發(fā)度高的乙醇作為輕組分在塔頂分出，揮發(fā)度低的水作為重組分在塔底分出。2、乙醇的分子式為C2H5OH，分子量為46.07kg

6、/kmol;水的分子式為H20,分子量為18.02kg/kmol.3、將質(zhì)量分率換算成摩爾分率(我初步驗(yàn)算了一下，發(fā)現(xiàn)你的計(jì)算小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字有些出入，你是否自己從頭到尾再仔細(xì)檢查一下)38.5原料組成：46070.1965參考文獻(xiàn)(4)下冊(cè)F(C2H5°H)38.561.546.0718.02f(h2o)10.19650.8035儲(chǔ)出液組成：D(C2H5OH)0.83D(H2O)10.830.17釜出液組成：4、原料液摩爾流量W(C2H5OH)0.10W(H2O)10.100.9原料液平均分子量:Mf0.196546.070.803518.0223.532塔頂平均分子量：MD0.83

7、46.070.1718.0241.3015塔底平均分子量：Mw0.1046.070.918.0220.825精僭段平均分子量:提僭段平均分子量:41.301523.532Mm32.41682Mm皿25泊3222.17852單位：Kg/KmolMfMdMwMm,Mm23.53241.301520.82532.416822.17855、回流比的確定(此處要一定畫圖才能求最小回流比，可用excel畫，不然不知數(shù)據(jù)從哪來(lái))根據(jù)乙醇一水溶液氣液平衡數(shù)據(jù)，在常壓下作(y-X)平衡相圖。作X=D直線與對(duì)角線相交于a點(diǎn)，過(guò)a點(diǎn)作相平衡曲線的切線，交軸于b點(diǎn)。此切線為精儲(chǔ)段操作線，RRmin/(Rmin1)=(

8、0.83-0.468)/(0.83-0.192)=0.5674參考文獻(xiàn)(4)下冊(cè)，所有參考文獻(xiàn)應(yīng)注明頁(yè)碼.RminL3116R=(1.1-2.0)Rmin,截距b=g,原料液為泡點(diǎn)進(jìn)料q=1.R17、列物料衡算方程式FXfDXdWXw參考文獻(xiàn)（4）下冊(cè)8、卡幻J352.71求解：0.1965352.710.83D0.10W9、6、解得：D=46.6253kmol/h7、8、9可合成一點(diǎn):W=306.0847kmol/h物料衡算。（全文所有的表應(yīng)按順序列成表1、表2,并在表上方注明:組分進(jìn)料液塔頂廣品塔底產(chǎn)品進(jìn)料量F(kmol/h)摩爾百分率Xf儲(chǔ)出液D(kmol/h)摩爾百分率Xd釜液W(km

9、ol/h)摩爾百分率XWC2H5OH69.30750.196538.69900.8330.60850.10h2o283.40250.80357.92630.17275.47620.9混合液352.71146.62531306.0847110、計(jì)算結(jié)果列于下表：表號(hào)表名）于是有回流比與板數(shù)的關(guān)系：（操作回流比也應(yīng)作圖得到，圖應(yīng)出現(xiàn)在設(shè)計(jì)書中，具體辦法見(jiàn)設(shè)計(jì)課本50頁(yè)）序號(hào)Rmin的倍數(shù)R截距b理論塔板數(shù)N11.21.57390.32252221.41.83620.29261731.62.09860.26791541.82.36090.24701352.02.62320.229112任意選定以上表

10、中的五種回流比，作R-N圖，從而選出合適的回流比R=1.6395,相對(duì)應(yīng)的理論塔板數(shù)N=17塊。6、原料的摩爾流量：F8300/23.532352.71kmol/h參考文獻(xiàn)（4）下冊(cè)9479648109642887kg/m3,t精81.2c3,955.5kg/m,t提83.6C由于各操作階段的乙醇和水的質(zhì)量百分含量已確定，所以根據(jù)乙醇和水的質(zhì)量百分含量，查得各組分的溫度和密度：溫度（什么溫度？沸點(diǎn)？熔點(diǎn)？）密度塔頂乙醇的用Xd§爾分率：0.83tD78.9C（單位統(tǒng)一放在第一J）D810kg/m3（單位統(tǒng)一放在第一欄）進(jìn)料的乙醇屠Xf§爾分率：0.1965tF83.52C（

11、單位統(tǒng)一放在第_欄）.3F947kg/m（單位統(tǒng)一放在第_欄）塔底乙醇的青Xw0§爾分率：）.10tw86.80C（單位統(tǒng)一放在第_欄）一.3w964kg/m（單位統(tǒng)一放在第_欄）921.25kg/m3,t全塔82.4C2第五節(jié)塔板數(shù)的確定（這里的圖在哪？是手繪的嗎，你的精僻段16,提僻段只有1,好像太離譜了，畫圖可能誤差太大，我建議你用簡(jiǎn)捷法或逐板計(jì)算法）本設(shè)計(jì)采用圖解法計(jì)算塔板數(shù)，（如附圖一）直角梯級(jí)條件并不完全符合，會(huì)引起一定的誤差，但具有簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。圖解法的步驟如下： 在y-x圖中畫出待分離混合液（乙醇和水）的平衡線與y-x的對(duì)角線；作XXd的垂線與對(duì)角線交于點(diǎn)a（xD,xd

12、）,在y軸上定出點(diǎn)b0,xd/（R1）,連結(jié)ab,畫出精£留段操作線； 作xxf的垂線與對(duì)角線交于點(diǎn)e（xxf）,過(guò)e點(diǎn)作斜率為q=1的ef線，此線與ab線交于點(diǎn)d; 作xxw的垂線與對(duì)角線交于點(diǎn)c（xw,xw），連接cd可畫出提儲(chǔ)段操作線；從點(diǎn)a開始，在平衡線與精儲(chǔ)段操作線間畫階梯，跨過(guò)d點(diǎn)后改在平衡線與提儲(chǔ)段操作線間畫階梯，直到到達(dá)或跨過(guò)yxw的垂線為止，所畫的階梯數(shù)就是所需理論斑層數(shù)Nt（包括塔釜）從附圖和先前確定的最佳回流比R=1.6395，在氣液平衡相圖上作得理論塔板數(shù)為NT=17塊，進(jìn)料位置是第16塊。第六節(jié)理論塔板數(shù)及進(jìn)料位置的確定（3）全塔效率的計(jì)算（根據(jù)“奧康爾的精

13、僭塔效率關(guān)聯(lián)圖”來(lái)估算塔效率）當(dāng)t=81.2C,查乙醇一水溶液氣液平衡數(shù)據(jù)表，得x=0.4052,y=0.6156參考文獻(xiàn)(6)附表y(1x)0.6156(10.4052)精-2.351參考又獻(xiàn)(4)下冊(cè)x(1y)0.4052(10.6156)當(dāng)t=83.6C,查乙醇一水溶液氣液平衡數(shù)據(jù)表，得x=0.1972,y=0.5093提40.5093(10.1972)4.2253x(1y)0.1972(10.5093)因?yàn)樵诰珒?chǔ)塔，當(dāng)壓力和溫度的變化都比較小時(shí)，可取塔頂與塔底相對(duì)揮發(fā)度的幾何平均值作為全塔的平均值相對(duì)揮發(fā)度，即2.3514.22533.1518進(jìn)料液在塔頂與塔底的平均溫度下粘度：查t=

14、82.4C時(shí)，乙醇粘度為：(C2H5OH)0.429mpas,水的粘度為：(H2O)0.3582mpslXi0.19650.429(10.1965)0.35820.3724mpsml3.15170.37241.1737mps查“奧康爾的精儲(chǔ)塔效率關(guān)聯(lián)圖”得E=47%實(shí)際塔板數(shù)Np=N=17/0.47=36塊參考文獻(xiàn)(5)P53E實(shí)際加料板：N=16/0.47=34塊，即第34板為加料板。取Ht(塔板間距)為0.4m，則塔的有效高度：Z(Np1)Ht(361)0.414m第七節(jié)熱量衡算L計(jì)算加熱蒸汽量參考文獻(xiàn)(4)下冊(cè).原料液帶入的熱量Qf由于tF83.52c從乙醇一水混合物的熱粉表，查得IF4

15、04.92KJ/kgQfFIf352.71404.9223.5323360824.549KJ/h(2).回流液帶入的熱量Qr由于tr=78.9C從乙醇一水混合物的比熱表查得CR3.306KJ/(kgC)QrRDCRtR1.639546.625341.301578.93.306823528.6971KJ/h(3).塔頂蒸汽帶出熱量QvIV=1175.1KJ/kgQvD(R1)Iv46.6253(1.6391)1175.15972882.298KJ/h.塔釜液帶出的熱量Qw因塔釜中乙醇的含量很少，故可以近似按水記查塔底溫度下(tWw=86.80C)水的比熱Cw=4.522KJ/(kgC)QwWCW

16、tw306.084720.82586.804.5222501940.139KJ/h.加熱蒸汽用量Gb查飽和水蒸汽表，P=1.0atm,飽和水蒸氣的氣化潛熱為r=2476.8KJ/KgQb(QvQwQfQr)/-Qb=(5972882.298+2501940.549-823528.6971)/2476.8=1732.2631kg/h2.計(jì)算冷卻用水量設(shè)冷卻水進(jìn)出口溫度分別t120C和t278.9C冷卻用水量：cD(R1)(IvIl)D(R1)(IvCRtR)(1.63951)46.625341.3015(1157.12.4878.9)GcCC(t2t1)CC(t2t1)4.183(78.920)

17、19834.5676kg/h第八節(jié)塔和塔板主要工藝尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算塔徑時(shí)，根據(jù)適宜的空塔氣速，求出塔的截面積即可求出塔徑。I塔徑D按各操作階段的溫度，分別查出乙醇-水溶液與蒸汽的密度：精儲(chǔ)段的平均密度精儲(chǔ)段的平均密度ml887kg/m3氣相宓聲PMVm(精)101.32532.41683'個(gè)日句bemV0./6/8kg/mRT8.314(78.9273.15)提儲(chǔ)段的平均密度ml955.5kg/m3氣相密度mv四*101.32522.17850.7578kg/m3RT8.314(83.52273.15)精儲(chǔ)段下流液量:L=RD=1.639546.6253=76.4422kom/h精儲(chǔ)段上升

18、液量：LSMm3600ml76.442232.416836008877.76104m3/sV=L+D=76.4422+46.6253=123.0675kom/hVsVMm123.067532.41683600mv36000.767831.4433m/s,液氣動(dòng)能參數(shù)為:(豈()0.5VSV一4(7.7610887'1.4433八0.7678)0.50.0183選取Ht0.4,hl0.06,Hthl0.40.060.34查圖，得C200.073由于原料的溫度為20C，查乙醇一水溶液的表面力表，由乙醇濃度為83%查得=0.0245N/mC20,。20.024502()0.073()0.02

19、0.020.0760參考文獻(xiàn)(5)P25最大允許氣速uFCLV0.0760.0.76788870.76782.582m/s取安全系數(shù)為0.75,則適宜空塔速度為:u=0.752.582=1.9881m/s由下式計(jì)算精儲(chǔ)段的塔徑:DVs'1.4433T'0.785u，0.7851.98810.9617m參考文獻(xiàn)(5)P25按標(biāo)準(zhǔn)塔徑尺寸圓整，取D=1.0m；提儲(chǔ)段下流液量:(76.4422352.71)2252.767103m3/s提儲(chǔ)段上升液量:123.067522.178536000.75781.0005m3/s,液氣動(dòng)能參數(shù)為:(豈(“5VSV(2

20、.76710、，955.51.00053)(955.5)0.5八0.7578，0.09820選取Ht0.4,hl0.06,Hthl0.40.060.34查圖，得C200.073由于原料的溫度為20C，查乙醇一水溶液的表面力，由乙醇濃度為10%查得=0.0265N/m-CC20()0.20.073(0.0265)0.20.07723參考文獻(xiàn)(5)P250.020.02最大允許氣速uFCLV0.07723（955.50.7578）/0.75782.7413m/s取安全系數(shù)為0.75,則適宜空塔速度為：u=0.752.7413=2.0560m/s由下式計(jì)算精儲(chǔ)段的塔徑：DtJj1.0005/(0.7

21、852.0060)0.6353m0.785u'按標(biāo)準(zhǔn)塔徑尺寸和精留段的塔徑圓整，此精£留塔的塔徑取DT=1.0m;那么實(shí)際塔截面面積：實(shí)際空塔速度：安全系數(shù)：u/uFAtd24uVS/At1.020.785m241.44330.785.1.8386m/s參考文獻(xiàn)（5）P861.83862.74130.6707在0.6-0.8圍之間，合適。（下表不規(guī)，會(huì)讓人看不名-稱位mol/hm/sVs123.06751.4433Ls76.4422.47.7610V123.06751.0005L205.6642.767103懂，換個(gè)方式表達(dá)）第九節(jié)浮閥塔的選定及工藝尺寸的確定浮閥塔是在泡罩塔

22、的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它主要的改進(jìn)是取消了升氣管和泡罩，在塔板開孔上設(shè)有浮動(dòng)的浮閥，浮閥可根據(jù)氣體流量上下浮動(dòng)，自行調(diào)節(jié)，使氣縫速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。這一改進(jìn)使浮閥塔在操作彈性、塔板效率、壓降、生產(chǎn)能力以及設(shè)備造價(jià)等方面比泡罩塔優(yōu)越。但在處理粘稠度大的物料方面，又不及泡罩塔可靠。浮閥塔廣泛用于精儲(chǔ)、吸收以及脫吸等傳質(zhì)過(guò)程中。塔徑從200mmiiJ6400mm使用效果均較好。國(guó)外浮閥塔徑，大者可達(dá)10m,塔高可達(dá)80m,板數(shù)有的多達(dá)數(shù)百塊。浮閥塔之所以這樣廣泛地被采用，是因?yàn)樗嬗辛伺菡炙秃Y板塔的特點(diǎn)： 、處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加20-40%,而接近于篩板塔。 、操作彈性大，一般約為5-

23、9，比篩板、泡罩、舌形塔板的操作彈性要大得多。 、塔板效率局，比泡罩塔局15%£右。 、壓強(qiáng)小，在常壓中每塊板的壓強(qiáng)降一般為30-50N/m2。 、液面梯度小。 、使用周期長(zhǎng)。粘度稍大以及有一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)也能正常操作。 、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝容易，其制造費(fèi)約為泡罩塔的60-80%,但為篩板的120-130%。所以本設(shè)計(jì)采用F1型（即v-1型）浮閥。其基本參數(shù)：閥孔直徑閥片直徑閥片厚度最大開度靜止開度閥質(zhì)量F1型(重閥)39mm48mm2m8.5mm2.5mm32-34gI.溢流裝置選用單流型降液管，不設(shè)進(jìn)口堰。(1)降液管尺寸取溢流堰長(zhǎng)lw0.7D，即lw/D0.7，由圖2-20弓形降

24、液管的結(jié)構(gòu)參數(shù)圖查得(文獻(xiàn)(2):AfAT0.09，些0.15D因此：弓形降液管所占面積Af0.090.78520.07065m2依式弓形降液管寬度Wd0.151.00.15m2-41驗(yàn)算液體在降液管的停留時(shí)間，即AfHTLS3參考文獻(xiàn)(5)P76Af一2一一43一'-一0.07065m,Ls7.7610m/s,Ls2.7671033m/sWlWl7.761040.010980.0706532.767100.039160.070650.10.1滿足要求Af0.070650.47.76104AH0.070650.4r10.2132sLs2.7671036.4175s5滿足要求(2)溢流堰

25、尺寸由以上設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可求出:溢流堰長(zhǎng):lw0.71.00.7m采用平直堰，堰上的液流高度可采用下式計(jì)算:how空4E（頊）2/3參考文獻(xiàn)（5）P601000lwhow-堰上液流高度，mLS-液流量，m3/hlw-堰長(zhǎng)，mE一液流收縮系數(shù)，一般取E=1。精儲(chǔ)段：Ls36007.761042.7936m3/h上浮6.8143(Lw)(0.7)A_°Z0.7D1.0查液流收縮系數(shù)圖，得E=1.032.2.84,how10002.793632/31.032()0.00736m0.7溢流堰局：hwh,how0.060.007630.05264m降液管底隙高度:h0hw0.0060.052640.

26、0060.04664m提儲(chǔ)段：Ls33.36002.767109.9612m/h二箜空24.2980土里0.7(Lw).(0.7).D1.0查液流收縮系數(shù)圖，得.人2.84how1.05021000E=1.05029.96122/3()0.01754m0.7提儲(chǔ)的段溢流堰高:hwh,how0.060.017540.04246m降液管底隙高度:hohw0.0060.042460.0060.03646即：how不少于6mm符合生產(chǎn)要求，采用平直堰。(3)浮閥數(shù)及排列方式浮閥數(shù)工業(yè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：閥孔臨界動(dòng)能因數(shù)一般為F0912。取F011,閥孔氣速為:精e留段:u011/.0.767812.5536

27、m/s參考文獻(xiàn)(5)P25提e留段:U。F。/.,v110.757812.6362m/s符合生產(chǎn)要求，既F011每層塔板上浮閥個(gè)數(shù):精儲(chǔ)段：Nd2U041.443343.1412.55360.039293(個(gè))參考文獻(xiàn)(5)P78提儲(chǔ)段：N1.00054d0U04267(個(gè))3.1412.63620.039塔徑D/mm塔截板間面積距離一2.AtZmHtZm弓形降液管降液管面積Ad/m2(Ad/AT)%Lw/D堰長(zhǎng)Lw/mm714堰寬bD/mm15010000.78544000.07709.80.714查資料P65表得單液流1型塔板某些參數(shù)如下表：參考文獻(xiàn)（5）P65浮閥的排列按所設(shè)定的尺寸畫出

28、塔板，并在塔板的鼓泡區(qū)依排列方式進(jìn)行試排，確定出實(shí)際的閥孔數(shù)。已知D1.0m,Wd0.15m,選取無(wú)效邊緣區(qū)寬度WC0.05m，破沫區(qū)寬度Ws0.075m,Aa2x,r222xrxD/2(WsWd)1.0/2(0.150.075)0.275mrd/2Wc1.0/20.050.45m由式（2-44）計(jì)算鼓泡區(qū)面積，即xarcsin(-)r參考文獻(xiàn)（5）F632x.r2x2r2arcsin(X)20.275.0.4520.2752r0.452314arcsin哄1800.450.4621m2浮閥閥孔的排列方式采用等腰三角形叉排，取同一橫排的空心距為：t=75mm,則等腰三角形的高度精儲(chǔ)段：tAa0

29、.075N0.46210.06625m參考又獻(xiàn)(5)F680.07593提e留段:t'Aa0.0075N0.46210.075670.09196m重新核算以下的參數(shù):閥孔氣速：2u0VS/(Z4)doN精儲(chǔ)段：0if1.4433412.9979m/s0.039293參考文獻(xiàn)(5)P67F012.99790.767811.389312.5067m/s *._._F012.5067.0.7578動(dòng)能因數(shù)都在9-12之間，故合適。塔板開孔率：精儲(chǔ)段：Ao/AtN(-d0)93D提儲(chǔ)段：Ao/AtN(-do)67D開孔率在10%-14妃間，合適。空塔氣速：精儲(chǔ)段：U1F0110.1415提儲(chǔ)段

30、：u2F0110.1019即適宜的空塔氣速u=1.56m/s。閥孔總面積：10.8843(0.039)20.1415參考文獻(xiàn)(5)網(wǎng)1.0(甌)20.10191.01.5565m/s1.1209m/s21.00054u0VS/(/4)d0Nz提儲(chǔ)段：0.039267精儲(chǔ)段：A0At0.7850.14150.1111m22提儲(chǔ)段：A0At0.7850.10190.07999m(其中，AtAf0.070650.090.090.785)第十節(jié)水利學(xué)計(jì)算、降液管液面局度HHdhwhowhthdHd-降液管液層高度，mht-氣體通過(guò)一塊塔板的壓降，mhd-液體流出降液管的壓降，mhd0.153(Llh)

31、2lwh0rf4精儲(chǔ)段：hd0.153()28.64105m0.70.04664提儲(chǔ)段：hd0.153(2.76710)21.099103m0.70.05驗(yàn)算式：HtHdHt-板間距-降液管中泡沫相對(duì)密度，對(duì)一般物質(zhì)系統(tǒng)取0.5二、氣相通過(guò)塔板的壓降ht-氣體通過(guò)每層塔板的壓降,hc-干板壓降，mhf-板上液層的阻力，mha-克服液體表面力的阻力,干板壓降hc對(duì)于重閥用式：全開前：hc0.17519.9U0L全開后:hc25.34-U2：2gl精e留段:全開前：0.17519.9業(yè)一L19.90.17512.55360.0349m887全開后:hc25.34年2gl5.34212.553622

32、9.80.76780.0372m887提僭段:全開前：0.17519.9L19.90.17512.63620.0325m955.5全開后:hc25.342gl5.34-.212.636229.806370.0345m955.5精e留段:hlhf0.5(hwhow)0.5(0.052640.00736)0.03mhthc0.03720.030.0672mHd0.052640.007360.06728.6451050.1273m提儲(chǔ)段：hlhf0.5(hwhow)0.5(0.042460.01754)0.03mhthchl0.03450.030.0645mHd0.042460.017540.064

33、51.0991030.1256m降液管液泛校核:Hthw0.40.042460.44250.12730.25460.5Ht符合降液管液泛要求。Hthw0.40.042460.44250.12560.25120.5Ht符合降液管液泛要求。三、液體在降液管停留時(shí)間應(yīng)保證液體在降液管停留的時(shí)間大于3S,才能使得液體所夾帶氣體的釋出。前面已計(jì)，、一_-一一'-._算出液體在降液管停留時(shí)間為36.4175s和10.2132s都大于5s，可見(jiàn)，所夾帶氣體可以釋出。四、霧沫夾帶量校核參考文獻(xiàn)(5)P76菖100Cvc1'6'，100%,F1078：°*c100%，式中CVv

34、Jlv2、Ab-板上敝流面積(m)Zl-板上液體流徑長(zhǎng)度(m),ZlD2Wd1.020.150.7mAAt2Af0.78520.070650.6437m2Cv-氣相負(fù)荷因數(shù)精儲(chǔ)段：Cv0.7111.0.76780.02943m3/s8870.767830.02817m/s提儲(chǔ)段：Cv0.6966：0.7578.955.50.7578由于是正常系統(tǒng)，根據(jù)表(2-8)取物性系數(shù)K=1.0查液泛負(fù)荷因數(shù)圖，得：精儲(chǔ)段：Cf0.098提儲(chǔ)段：Cf0.091則有：精儲(chǔ)段:Fi，一一4一100O.029431367.76100.56%47.8242%0.643710.098取兩者大值F1提僭段:Fi100

35、0°2%49.0456%0.09810.7850.7835.738涮足F16575%(小塔)1000.01831362.767103°.7%35.738%0.64370.0911F11000.0183%32.843%0.7850.780.0911取兩者大值F135.738%滿足F16575%(小塔)即沒(méi)有霧沫夾帶現(xiàn)象出現(xiàn)。F。11.3893和五、嚴(yán)重漏液較核當(dāng)閥孔得動(dòng)能因數(shù)F0低于5時(shí)將會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏夜，前面已計(jì)算出F。10.8843,可見(jiàn)不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏夜。第十一節(jié)浮閥塔的操作性能圖、氣體負(fù)荷下限線(漏夜線)此線表示不發(fā)生嚴(yán)重漏夜現(xiàn)象地最底氣相荷,對(duì)于F1型重閥，因動(dòng)能因數(shù)F

36、05時(shí)，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏夜，故取F05計(jì)算相應(yīng)的氣相流量(Vs)min由下式可以求得:(VS)min-d02N4參考文獻(xiàn)(5)P78精儲(chǔ)段：(Vs)min254d0N一2-(0.039)29350.76780.6336m3/s提儲(chǔ)段：(Vs)min-(0.039)2670.4595m3/s.0.7578、過(guò)量霧沫夾帶線根據(jù)前面過(guò)量霧沫校核可知，對(duì)于小塔，取液泛點(diǎn)F=0.75,本設(shè)計(jì)可米用下列公式F1CV，其中CvV0.78AtKCf精e留段:Cv0.78FAtKCf0.780.750.78510.0980.045m3/svmlmvm提儲(chǔ)段：CV0.78F1AtKCfvmlmvm0.0451.522

37、9m3/s0.76788870.76780.780.750.78510.0910.04179m3/s0.041791.4833m3/s0.7578955.50.7578由最高點(diǎn)便可以繪出提儲(chǔ)段的霧沫夾帶線。對(duì)于平直堰，其堰上液層高度三、液相負(fù)荷下限線how必須要大于0.006m。取how0.006m,就可作出液相負(fù)荷下限線。how2.84102/34E3600(Ls)min0.006則可求出(Ls)min：精e留段:(LS)min,10000.0063/20.743,()5.71210m/s2.841.0323600提e留段:(LS)min(10000.006)3/20.72.841.0526

38、.5056104m3/s3600四、液相負(fù)荷上限線若低過(guò)此限線，不能保證板上液流的均勻分布。液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時(shí)間不低于時(shí)間的下限，貝U：3s,取5s作為液體在降液管中停留(Ls)maxAfHT0.045220.430.003618m/s五、液泛線操作點(diǎn)若在此線上方,將會(huì)引起液泛。根據(jù)下式可求出Vs與Ls的關(guān)系，就可在操作圍任取若干點(diǎn)，從而繪出液泛線。aV；bcLSdLS,3參考文獻(xiàn)(5)即1.91101.911050.76782887930.01912Ht1°)hw0.50.4(0.510.5)0.052640.14736精儲(chǔ)段：c0.1532廠lwh00.1530

39、.720.046642143.54181(10)E(0.6675(1lw之值代入方程并整理可得:0.5)1.03210.667亦1.30840.72/3計(jì)算出a,b,c,dV；7.7071S7507.4163LS68.4310LS/31.9110vLn1_51.91100.7578672955.50.03374b提僭段：cHt1°)hw0.50.4(0.50.5)0.042460.157540.1532lwh00.15322_30.70.04246173.1951(1°)E(0.667)f(1lw計(jì)算出a,b,c,d之值代入方程并整理可得:10.5)1.0520.667不1

40、.54920.7222/3Vs4.66925133.2247Ls45.9158Ls在操作圍任意取若干Ls值，由上式可求出相應(yīng)的Vs值，結(jié)果列于下表。精儲(chǔ)段:LS/m3s0.00010.00020.00040.00060.00080.001VS/m3s2.74952.73362.70822.68662.66692.6476提僭段:Ls/m3s0.00040.00060.00080.00100.00120.0016VS/m3s2.10222.08342.06642.05062.03552.0669在回流比不變的操作情況下，作出操作性能圖，并作出操作線。六、操作彈性：焙伽町.Vmax1.52882.

41、4129Vmin0.6336提儲(chǔ)段：虹1.48333.2281Vmin0.4595第十二節(jié)塔的附屆設(shè)備計(jì)算、塔頂冷凝器的選擇參考文獻(xiàn)（3）P1061、熱負(fù)荷計(jì)算Q1.05Qd1.055972882.2986271526.413kJ1742.09KW2、估算傳熱面積tmT2t2lnT2T1J1t2178.920252021.8537C,78.920ln252031742.0910100021.8537279.716m23、水量的計(jì)算在前面已經(jīng)計(jì)算，得出的結(jié)果為：GC19834.5676kg/h選擇列管式冷凝器。三、確定塔體各接管1、蒸汽管Vd2u4d塔頂蒸汽出口直徑，u氣體速度常壓下，u取104

42、0之間，取u=20m/s,按加壓下操作計(jì)算:u20upP.120m/S.0.78Vup1.44330.78520303.1995mm取Ds=250mm,D外=258mm,Pg=16mmS=4mm2、回流管由泵輸送，u取12之間，取u=1.5L7.76104m3/s7.761040.7851.525.671mm取Ds=40mm,D外=46mm,Pg=16mmS=3mm3、進(jìn)料口u在0.51之間，取V352.713600108.002d0.00090720.7850.75u=0.75m/s0.0009072m3/s39.253mm取Ds=30mm,D夕卜=35mm,Pg=16mm,S=2.5mm（

43、才丁印至Ult匕）4、塔釜液出口其中：VW2.767103m3/s_32.767100.7850.7568.5549mm取Ds=60mm,D外=65mm,Pg=16mm,S=2.5mm位置公稱直徑Dg,mm外徑D,mm接管壁厚S,mm塔頂蒸汽出口2502584回流管40463進(jìn)料口30352.5第十三節(jié)板式塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、塔的總體結(jié)構(gòu)塔設(shè)備往往以每一層塔板為一節(jié)，然后由法蘭連接。基本結(jié)構(gòu)包括吊柱，氣體出口管，除沫裝置，回流管，進(jìn)料管，人孔，保溫圈，殼提體，塔板，氣體人口管，裙座，出料管等。二、塔體的主要尺寸(抄了一堆書，但沒(méi)寫每一項(xiàng)具體選了什么值，總高如何得到的)(1) 塔頂空間高度Hd塔頂空間

44、高度的作用是安裝塔板和開人孔的需要，也使氣體中的液滴自由沉降，減少塔頂出口氣體中液滴夾帶，必要時(shí)還可節(jié)省泡沫裝置。塔頂空間高度HD一般取1.0-1.5m,塔徑大時(shí)可適當(dāng)增大。(2) 塔板間距Ht塔板間距HT的大小于液汽和霧沫夾帶有密切關(guān)系。板間距大，可允許氣流速度較高，塔徑可小些；反之，所需的塔徑就要增大。一般來(lái)說(shuō)，取較大的板間距對(duì)提高操作彈性有利，安裝檢修方便，但會(huì)增加塔的造價(jià)，因此，HT應(yīng)適當(dāng)選擇。本設(shè)計(jì)取HT=400mm.,一'(3) 開有人孔的板間距Ht人孔直徑一般為450-550mm凡設(shè)有人孔的上下兩塔板間的間距Ht應(yīng)大于或等于600mm人孔數(shù)目S是根據(jù)物料清潔程度和塔板安裝

45、方便而確定。對(duì)于易結(jié)垢，結(jié)焦的物料，因需經(jīng)常清洗，每隔4-6塊塔板就要開一個(gè)人孔；對(duì)于無(wú)需經(jīng)常清洗的清潔物料可每隔8-10塊板設(shè)置一個(gè)人孔；若塔板上下都可拆卸，可隔15塊板設(shè)置一個(gè)人孔。(4) 進(jìn)料板空間高度Hf進(jìn)料段空間高度Hf取決于進(jìn)料口的結(jié)構(gòu)型式和物料狀況，一般Hf比Ht大，有時(shí)要大一倍。為了防止進(jìn)料直沖塔板，常在進(jìn)料口處考慮安裝防沖實(shí)施，如防沖板，入口堰，緩沖管等，Hf應(yīng)保證這些實(shí)施的安裝。(5) 塔底空間高度Hb塔底空間高度Hb具有中間貯槽的作用，塔釜料液最好能在塔底有10-15min的儲(chǔ)量，以保證塔底料液不致于排完。若塔的進(jìn)料設(shè)有緩沖時(shí)間的容量，則塔底容量可較小。對(duì)于塔底產(chǎn)量大的塔

46、，塔底容量也可取小些，有時(shí)僅取3-5min的儲(chǔ)量。對(duì)于易結(jié)焦物料，塔底停留時(shí)間則應(yīng)按工藝要求而定，Hb值可按儲(chǔ)量和塔徑計(jì)算。(6) 塔體總高度由下式計(jì)算：HHHd(N2S)HtSHtHfHb式中：HD-塔頂空間高度，mmHt-塔板間距，mm_'Ht-開有人孔的培板間距，mmHF-進(jìn)料段空間高度，mmHb-塔底空間高度，mmN一實(shí)際塔板數(shù)；S一人孔數(shù)目(不包括塔頂空間和塔底空間人孔)本設(shè)計(jì)的塔體總高：H=18800mm三、塔板結(jié)構(gòu)塔板在結(jié)構(gòu)方面要求有一定的剛度，維持板的水平，塔板之間應(yīng)有一定的密封性，以避免氣體，液體走短路，塔板適應(yīng)方便安裝或拆卸等。當(dāng)塔徑在700mm-800mm!l間，

47、屬于小塔，可采用整塊式塔板，本設(shè)計(jì)采用單流塔板。整塊式塔的塔體分成若干段塔節(jié)，塔節(jié)與塔節(jié)之間用法蘭連接。每個(gè)塔節(jié)中安裝若干塊疊置起來(lái)的塔板。塔板與塔板之間一段管子支承，并保持所需要的板間距。結(jié)構(gòu)型號(hào)塔板結(jié)構(gòu)由整塊式塔板，塔板圈和帶溢流堰的降液管組成。塔板圈的高度一般取70mm但不得底于溢流堰的高度。塔板圈與塔體壁的間隙，一般為10-12mm填料支承圈用8-10mm圓剛做成，其焊接位置隨填料層數(shù)而異，一般可取30-40mm降液裝置本設(shè)計(jì)采用弓形降液管和溢流堰的結(jié)構(gòu)，在最下層塔板的降液管的末端設(shè)有液封槽。密封結(jié)構(gòu)在整塊式塔板結(jié)構(gòu)中，為了便于往塔節(jié)筒體安裝塔板，塔板于塔壁間需有一定的間隙，為了防止氣體由此處通過(guò)，必須將此間隙密封起來(lái)。選用壓圈的型號(hào)為6682mm每個(gè)塔板上所需的螺柱數(shù)量于塔板數(shù)相同。螺柱布置應(yīng)盡量均勻，并應(yīng)避開降液管。(1) 定距管支承結(jié)構(gòu)定距管支承結(jié)構(gòu)是先將3-4個(gè)支座焊在塔壁上，用定距管和拉桿把塔板緊固在塔體上，定距管除了支承塔板外，并起保持塔板間距的作用。本設(shè)計(jì)采用焊接