酒精連續(xù)精餾塔的工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明

/西安交通高校能源和動(dòng)力工程學(xué)院酒精連續(xù)精餾塔的設(shè)計(jì)化工61劉敬軍060380162009/6/28書(shū)目第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 2其次章 概述 3第三章 設(shè)計(jì)方案的選定 4一、 主要設(shè)備選型 4二、 操作條件的確定 4第四章 工藝計(jì)算 6一、 物料衡算 6二、 回流比、理論塔板數(shù)的確定 7三、 全塔效率 10四、 實(shí)際塔板數(shù) 11五、 熱量衡算 12第五章 精餾塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 13一、 塔徑的計(jì)算 14二、 提餾段塔盤(pán)設(shè)計(jì)計(jì)算 15三、 精餾段塔盤(pán)設(shè)計(jì)計(jì)算 18四、 塔高的計(jì)算 22第六章 流體力學(xué)驗(yàn)算及操作負(fù)荷性能圖 23一、 流體力學(xué)驗(yàn)算 23二、 操作負(fù)荷性能圖 26第七章 接管尺寸設(shè)計(jì) 31一、 進(jìn)料管 31二、 塔頂升氣管 31三、 回流管 31四、 塔釜?dú)庀嗷亓鞴?32五、 塔釜液相排出管 32第八章 附屬設(shè)備設(shè)計(jì)及選用 33一、 冷凝器 33二、 再沸器 33三、 進(jìn)料泵 33四、 換熱器 34第九章 設(shè)計(jì)體會(huì) 35設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)目的：以設(shè)定壓力的飽和蒸汽在塔釜間接加熱，塔頂采納冷凝冷卻器，用水作為冷卻劑。設(shè)計(jì)題目：酒精連續(xù)精餾塔的工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)條件：

生產(chǎn)實(shí)力（產(chǎn)量）6160噸／年

操作周期

8000

小時(shí)／年

進(jìn)料組成

進(jìn)料含乙醇37.6%，其余為水（質(zhì)量分率，下同）

塔頂產(chǎn)品（乙醇）組成

≥81.6％

塔底產(chǎn)品（乙醇）組成

≤0.5%

操作條件加熱方式：間接蒸汽加熱塔頂壓強(qiáng)：1個(gè)大氣壓（肯定壓強(qiáng)）；進(jìn)料熱狀況：泡點(diǎn)進(jìn)料回流比：計(jì)算確定冷卻水進(jìn)出口溫度為20和35度酒精和水溶液的表面張力：精餾段18達(dá)因/厘米；提餾段：60達(dá)因/厘米其它條件自選。設(shè)計(jì)內(nèi)容：

1、設(shè)計(jì)方案的選擇及流程說(shuō)明

2、工藝計(jì)算

3、主要設(shè)備工藝尺寸設(shè)計(jì)

（1）塔徑及提餾段塔板結(jié)構(gòu)尺寸的確定

（2）塔板的負(fù)荷性能圖

（3）總塔高、總壓降及接管尺寸的確定

4、協(xié)助設(shè)備選型和計(jì)算

6、工藝流程圖及精餾塔工藝條件圖

7、設(shè)計(jì)體會(huì)和評(píng)述8、參考文獻(xiàn)概述課程設(shè)計(jì)是《化工原理》課程的一個(gè)總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是培育學(xué)生綜合運(yùn)用本門(mén)課程及有關(guān)選修課程的基本學(xué)問(wèn)去解決某一設(shè)計(jì)任務(wù)的一次訓(xùn)練。在整個(gè)教學(xué)安排中，它也起著培育學(xué)生獨(dú)立工作實(shí)力的重要作用。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)當(dāng)留意以下幾個(gè)實(shí)力的訓(xùn)練和培育：1、查閱資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù)（包括從已發(fā)表的文獻(xiàn)中和從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中搜集）的實(shí)力；2、樹(shù)立既考慮技術(shù)上的先進(jìn)性和可行性，又考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性，并留意到操作時(shí)的勞動(dòng)條件和環(huán)境愛(ài)護(hù)的正確設(shè)計(jì)思想，在這種設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下去分析和解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)力；3、快速精確的進(jìn)行工程計(jì)算的實(shí)力；4、用簡(jiǎn)潔的文字，清楚的圖表來(lái)表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想的實(shí)力?；ぴO(shè)備設(shè)計(jì)包括工藝設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)兩部分。工藝設(shè)計(jì)是依據(jù)生產(chǎn)任務(wù)供應(yīng)的工業(yè)條件（包括工作壓力、溫度、產(chǎn)量、物料性能等），確定設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式、接管方位以及設(shè)備的主要尺寸等。機(jī)械設(shè)計(jì)是在工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性設(shè)計(jì)或校核計(jì)算，對(duì)設(shè)備的內(nèi)、外附件進(jìn)行選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，最好繪制設(shè)備的裝配圖和零部件工作圖。作為化學(xué)工程和工藝的學(xué)生，本次《化工原理》課程設(shè)計(jì)主要是進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。乙醇~水是工業(yè)上最常見(jiàn)的溶劑，也是特別重要的化工原料之一，是無(wú)色、無(wú)毒、無(wú)致癌性、污染性和腐蝕性小的液體混合物。因其良好的理化性能，而被廣泛地應(yīng)用于化工、日化、醫(yī)藥等行業(yè)。近些年來(lái)，由于燃料價(jià)格的上漲，乙醇燃料越來(lái)越有取代傳統(tǒng)燃料的趨勢(shì)。長(zhǎng)期以來(lái)，乙醇多以蒸餾法生產(chǎn)，但是由于乙醇-水體系有共沸現(xiàn)象，一般的精餾對(duì)于得到高純度的乙醇來(lái)說(shuō)產(chǎn)量不好。但是由于常用的多為其水溶液，因此，探討和改進(jìn)乙醇-水體系的精餾設(shè)備是特別重要的。設(shè)計(jì)方案的選定主要設(shè)備選型精餾設(shè)備（氣液傳質(zhì)設(shè)備）主要分為填料塔和板式塔，板式塔為逐級(jí)接觸型氣－液傳質(zhì)設(shè)備，其種類(lèi)繁多，依據(jù)塔板上氣－液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮動(dòng)舌形塔和浮動(dòng)噴射塔等多種。填料塔和板式塔的比較：●填料塔是連續(xù)式的氣液傳質(zhì)設(shè)備，氣液兩相間呈連續(xù)逆流接觸并進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱，氣液兩相組分的濃度沿塔高呈連續(xù)改變。●板式塔中氣液兩相間逐層逆流接觸并進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱，氣液兩相組分的濃度沿塔高呈階梯式改變。板式塔是目前我們酒精生產(chǎn)中運(yùn)用最多的塔型，浮閥塔是在泡罩塔的基礎(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(kāi)孔上設(shè)有浮動(dòng)的浮閥，浮閥可依據(jù)氣體流量上下浮動(dòng)，自行調(diào)整，使氣速度穩(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)實(shí)力以及設(shè)備造價(jià)等方面比泡罩塔優(yōu)越。浮閥塔板具有泡罩塔板和篩孔塔板的優(yōu)點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、造價(jià)低，生產(chǎn)實(shí)力大，操作彈性大，塔板效率較高；缺點(diǎn)是處理易結(jié)焦、高粘度的物料時(shí)，閥片易和塔板粘結(jié)；在操作過(guò)程中有時(shí)會(huì)發(fā)生閥片脫落或卡死等現(xiàn)象，使塔板效率和操作彈性下降。由于產(chǎn)品粘度較小，流量較大，為削減造價(jià)，降低生產(chǎn)過(guò)程中壓降和塔板液面落差的影響，提高生產(chǎn)效率，選用浮閥塔。操作條件的確定操作壓力依據(jù)塔頂?shù)臈l件選擇常壓操作。乙醇-水體系對(duì)溫度的依靠性不強(qiáng)，常壓下為液態(tài)，為降低塔的操作費(fèi)用，操作壓力選為常壓。進(jìn)料依據(jù)要求，泡點(diǎn)進(jìn)料，即飽和液體進(jìn)料。飽和液體進(jìn)料時(shí)進(jìn)料溫度不受季節(jié)、氣溫改變和前段工序波動(dòng)的影響，塔的操作比較簡(jiǎn)潔限制；此外，飽和液體進(jìn)料時(shí)精餾段和提餾段的塔徑相同，無(wú)論是設(shè)計(jì)計(jì)算還是實(shí)際加工制造這樣的精餾塔都比較簡(jiǎn)潔。加熱方式依據(jù)工藝要求，采納飽和蒸汽在塔釜間接加熱，設(shè)置再沸器。飽和水蒸汽的溫度和壓力互為單值函數(shù)關(guān)系，其溫度可通過(guò)壓力調(diào)整。同時(shí)，飽和水蒸汽的冷凝潛熱較大，價(jià)格較低廉，因此運(yùn)用飽和水蒸汽作為加熱劑。冷卻劑及溫度依據(jù)給定的條件，塔頂采納冷凝冷卻器，用水作為冷卻劑，水進(jìn)出口溫度為20和35度。熱能的利用精餾過(guò)程是組分反復(fù)汽化和反復(fù)冷凝的過(guò)程，耗能較多，如何節(jié)約和合理地利用精餾過(guò)程本身的熱能是特別重要的。選取相宜的回流比，使過(guò)程處于最佳條件下進(jìn)行，可使能耗降至最低。和此同時(shí)，合理利用精餾過(guò)程本身的熱能也是節(jié)約的重要舉措。若不計(jì)進(jìn)料、餾出液和釜液間的焓差，塔頂冷凝器所輸出的熱量近似等于塔底再沸器所輸入的熱量，其數(shù)量是相當(dāng)可觀的。然而，在大多數(shù)狀況，這部分熱量由冷卻劑帶走而損失掉了。假如采納釜液產(chǎn)品去預(yù)熱原料，塔頂蒸汽的冷凝潛熱去加熱能級(jí)低一些的物料，可以將塔頂蒸汽冷凝潛熱及釜液產(chǎn)品的余熱充分利用。此外，通過(guò)蒸餾系統(tǒng)的合理設(shè)置，也可以取得節(jié)能的效果。例如，采納中間再沸器和中間冷凝器的流程，可以提高精餾塔的熱力學(xué)效率。因?yàn)樵O(shè)置中間再沸器，可以利用溫度比塔底低的熱源，而中間冷凝器則可回收溫度比塔頂高的熱量。工藝計(jì)算物料衡算已知：生產(chǎn)實(shí)力（產(chǎn)量）6160噸／年

操作周期

8000

小時(shí)／年

進(jìn)料組成

進(jìn)料含乙醇37.6%，其余為水（質(zhì)量分率，下同）

塔頂產(chǎn)品（乙醇）組成

≥81.6％

塔底產(chǎn)品（乙醇）組成

≤0.5%

乙醇分子量：46，水的分子量：18進(jìn)料摩爾組成：乙醇QUOTE，水0.809塔頂摩爾組成：乙醇QUOTE，水0.366塔底摩爾組成：乙醇QUOTE，水0.998804全塔總物料衡算：QUOTE乙醇衡算：QUOTE塔頂產(chǎn)品流率：QUOTE求解上面的方程得：QUOTE，QUOTE乙醇的回收率：QUOTE水的回收率（塔頂）QUOTE：表格SEQ表格\*ARABIC1物料衡算結(jié)果一覽名稱(chēng)原料（FEED）餾出液（D）廢液（W）摩爾分?jǐn)?shù)x（乙醇）0.1910.6340.00196摩爾流率（kmol/h）72.04121.54450.497回流比、理論塔板數(shù)的確定精餾塔設(shè)計(jì)的一個(gè)主要內(nèi)容是確定其所需的塔板數(shù)，由于塔板上兩相的傳質(zhì)狀況特別困難，塔板數(shù)的計(jì)算常采納分解計(jì)算的方法，即先依據(jù)分別要求計(jì)算所需的理論塔板數(shù)，然后引入總板效率（又稱(chēng)為全塔效率）進(jìn)行校正，從而得實(shí)際的塔板數(shù)。精餾塔是計(jì)算可采納解析法、圖解法或簡(jiǎn)捷法。計(jì)算有兩種方法：一是通過(guò)水-乙醇體系的相平衡數(shù)據(jù)進(jìn)行手算，二是通過(guò)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。這里用aspen進(jìn)行設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算，得出回流比和塔板數(shù)的初值后，在用RADFRAC進(jìn)行精確的操作型計(jì)算。設(shè)計(jì)型模擬計(jì)算：模擬條件選取如下：用aspenplus的DSTUW模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)型計(jì)算；物系為乙醇-水體系；物性方法為NRTL；設(shè)定實(shí)際回流比為最小回流比的1.5倍；乙醇的回收率為0.993，水的回收率為0.135；塔頂（冷凝器）壓力為1atm，塔底壓力為1atm（先設(shè)定塔壓降為零）；結(jié)果如下：表格SEQ表格\*ARABIC2初始設(shè)計(jì)結(jié)果Minimumrefluxratio:0.42388628Actualrefluxratio:0.63582942Minimumnumberofstages:5.82659753Numberofactualstages:11.8099776Feedstage:7.81105491Numberofactualstagesabovefeed:6.81105491Reboilerheatingrequired:411204.101WattCondensercoolingrequired:391600.942WattDistillatetemperature:78.914069CBottomtemperature:99.4117042CDistillatetofeedfraction:0.298878即可以得到最小回流比、實(shí)際回流比、最小理論塔板數(shù)、實(shí)際塔板數(shù)及進(jìn)料位置等?；亓鞅仁蔷s塔設(shè)計(jì)和操作的重要參數(shù)，影響到理論塔板數(shù)、塔徑、塔板結(jié)構(gòu)尺寸、加熱蒸汽和冷卻水的消耗量。它的選取范圍為Rmin至無(wú)窮大，太小則塔板數(shù)過(guò)多，設(shè)備投資大，過(guò)小則冷熱公用工程用量大，操作費(fèi)用大。一般閱歷地取為最小回流比的1.2~2倍，也可依據(jù)N-R關(guān)系來(lái)確定合適的回流比。在上面模擬的基礎(chǔ)上進(jìn)行靈敏性分析，得到塔板數(shù)和回流比的關(guān)系如下圖：圖表SEQ圖表\*ARABIC1理論板數(shù)隨回流比改變曲線(xiàn)由圖可以看出，回流比增大到肯定的值以后，塔板數(shù)減小的很慢了，此時(shí)依靠增大回流比來(lái)減小設(shè)備投資費(fèi)用已經(jīng)不值得了。另外發(fā)覺(jué)即便是N接近恒定時(shí)實(shí)際的回流比也不是很大，再依據(jù)閱歷確定QUOTE。用上面確定的回流比重新計(jì)算，結(jié)果如下：表格SEQ表格\*ARABIC3回流比、理論半數(shù)驗(yàn)證模擬結(jié)果Minimumrefluxratio:0.42388628Actualrefluxratio:0.84777256Minimumnumberofstages:5.82659753Numberofactualstages:10.5148951Feedstage:7.06415444Numberofactualstagesabovefeed:6.06415444Reboilerheatingrequired:462110.955WattCondensercoolingrequired:442507.796WattDistillatetemperature:78.914069CBottomtemperature:99.4117042CDistillatetofeedfraction:0.298878故可以確定回流比、塔板數(shù)和進(jìn)料位置的初值：塔板數(shù)：11塊回流比：0.85進(jìn)料位置：第7塊板進(jìn)料操作型模擬計(jì)算：得到回流比、理論塔板數(shù)和進(jìn)料位置的初值后，用RADFRAC模塊進(jìn)行校核計(jì)算，檢驗(yàn)是否滿(mǎn)意分別要求。模擬條件：選用aspenplus的RADFRAC模塊；對(duì)乙醇-水體系進(jìn)行平衡分別模擬計(jì)算；物性方法為NRTL；飽和蒸汽進(jìn)料（氣相分率為零），模擬計(jì)算時(shí)塔板壓降對(duì)分別的效果的影響比較小，只影響到塔頂和塔釜的溫度，故可以依據(jù)閱歷資料設(shè)塔板壓降為0.5kpa。據(jù)此，第七塊板進(jìn)料，進(jìn)料壓力應(yīng)當(dāng)不小于第七塊板的壓力，即QUOTE。理論塔板數(shù)為11（全塔效率為默認(rèn)值1）；塔底選擇釜式再沸器，塔頂為全凝器；回流比為0.85；餾出液流率為21.544kmol/h；第七塊板進(jìn)料（onstage）；第一塊板和第十一塊板分別以liquid采出餾出液和廢液；塔頂壓力為1atm；塔板壓降為0.5kpa；模擬工藝流程圖圖表SEQ圖表\*ARABIC2Aspen模擬流程圖結(jié)果如表4所示。表格SEQ表格\*ARABIC4Aspen精確模擬結(jié)果UnitDFEEDWFromRADFRACRADFRACToRADFRACPhase:LiquidLiquidLiquidComponentMoleFlowETHANOLKMOL/HR13.7613.760WATERKMOL/HR7.7958.2850.49ComponentMoleFractionETHANOL0.640.190WATER0.360.811MoleFlowKMOL/HR21.5472.0450.5MassFlowKG/HR774.021683.85909.84TemperatureC78.8983.86101.35PressureKPA101.33104.33106.33VaporFraction000LiquidFraction111SolidFraction000圖表SEQ圖表\*ARABIC3組成及溫度沿塔板的分布曲線(xiàn)如圖表3所示，分別已達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。故理論塔板數(shù)QUOTE塊，第7塊板進(jìn)料，回流比R=0.85。全塔效率在實(shí)際塔板上，氣液兩相并未達(dá)到平衡，這種氣液兩相間傳質(zhì)的不完善程度用塔板效率來(lái)表示，在設(shè)計(jì)計(jì)算中多采納總板效率求出實(shí)際塔板數(shù)。采納O’connell（奧克勒爾）法來(lái)求取總板效率?？偘逍势渲校篞UOTE為塔頂及塔底平均溫度下的相對(duì)揮發(fā)度；QUOTE為塔頂及塔底平均溫度下進(jìn)料液相平均黏度，QUOTE。由上面的模擬可得：表格SEQ表格\*ARABIC5各塔板上的溫度及各組分的平衡常數(shù)StageTemperature/℃K-ValuesETHANOLWATER178.89348791.128012860.77391344280.2366991.419904980.65689419382.72913572.46586720.57665459486.44459684.342219230.61174429588.47383385.337002360.64985432689.06446195.582348160.66011866789.27986385.629561010.66213501896.67789519.793950750.857690919100.15931111.98402850.9669130710101.06748312.52081070.993874811101.34593912.62375220.99899929故QUOTE，此時(shí)查得(1)：進(jìn)料混合物的粘度用以下公式估算：由上面的表可知：所以全塔平均相對(duì)揮發(fā)度QUOTE（也可以查tm下的相對(duì)揮發(fā)度）總板效率為：實(shí)際塔板數(shù)塔釜也起到了一個(gè)平衡級(jí)的作用，也被認(rèn)為是一塊理論板，則塔內(nèi)實(shí)際塔板數(shù)為：取24塊，其中精餾段塔板數(shù)為：取16，即第16塊板進(jìn)料，提餾段塔板數(shù)為8塊。熱量衡算依據(jù)模擬結(jié)果整理有效信息得：表格SEQ表格\*ARABIC6模擬出的全塔能量衡算結(jié)果熱負(fù)荷/kW出（進(jìn)）口物流溫度/℃進(jìn)料89.3塔頂全凝器-442.88278.9塔底再沸器458.707101.3精餾塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算本過(guò)程依據(jù)工藝計(jì)算的結(jié)果，設(shè)計(jì)計(jì)算板式精餾塔塔主要尺寸，包括塔高、塔徑的設(shè)計(jì)計(jì)算，板上液流形式的選擇、溢流裝置的設(shè)計(jì)，塔板布置、氣體通道的設(shè)計(jì)等工藝計(jì)算。表格SEQ表格\*ARABIC7工藝計(jì)算結(jié)果（部分）StageTemperaturePressureLiquidflow(mass)Vaporflow(mass)Liquidflow(volume)Vaporflow(volume)LiquiddensityVapordensityCatmkg/hkg/hm3/hm3/hkg/m3kg/m3178.8931657.91201.8720764.989280.2371.004551.3561431.9260.6981150.062789.7771.245382.7311.009428.6371325.370.5121143.532837.5611.159486.4461.014367.0691202.6510.4191139.338876.9041.056588.4741.019352.7651141.0820.3971137.128888.2721.003689.0641.024350.0481126.7780.3931133.699890.4160.994789.281.0291783.101124.0622.0021129.034890.6970.996896.6781.0341668.16873.26061.8301144.02911.6610.7639100.161.0391644.41758.31721.7951174.601916.1500.64610101.071.0441640.55734.57491.7891186.537916.8090.61911101.351.049909.84730.71160.9921185.795916.8070.616如表所示，各板上的氣相流量（體積流量）很接近，故精餾段和提餾段選用相同的塔徑。精餾段的液相流量遠(yuǎn)小于提餾短，塔盤(pán)設(shè)計(jì)應(yīng)有所區(qū)分，由降液管和板間距及浮閥數(shù)進(jìn)行調(diào)整，故也須要分別設(shè)計(jì)塔盤(pán)。依據(jù)濃度分布圖，選擇恒濃區(qū)的塔板上的數(shù)據(jù)為各段的數(shù)據(jù)，即精餾段選第4塊板，提餾段選第10塊板，由表提取相關(guān)數(shù)據(jù)列于下表。表格SEQ表格\*ARABIC8用于塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的工藝數(shù)據(jù)項(xiàng)目精餾段提餾段氣相液相氣相液相組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）ethanol0.6290.1710.01680.00136water0.3710.8290.9830.999質(zhì)量流量（kg/h）1202.651367.069734.5751640.55體積流量（m3/h)1139.3380.4191186.5731.789密度1.056876.9040.619916.809表面張力（dyn/m2）1860溫度88.5101.1壓力（atm）1.021.044塔徑的計(jì)算塔直徑的大小主要取決于處理物料的流量及操作條件，更主要是氣相的流量，塔徑的計(jì)算涉及塔板液流的形式，故應(yīng)先預(yù)選中其液流形式。單溢流型最常用，用于塔徑和液流量不大時(shí)，這里預(yù)選用單溢流型塔板。提餾段氣相體積流量較大，故以提餾段的數(shù)據(jù)來(lái)確定塔徑更為平安牢靠。液氣流淌參數(shù)提餾段取清液層高度為QUOTE，板間距QUOTE，所以液滴沉降高度查史密斯關(guān)聯(lián)圖得QUOTE，表面張力QUOTE，校正得：液泛氣速Q(mào)UOTE。設(shè)實(shí)際空塔氣速Q(mào)UOTE。氣相通過(guò)的塔截面積QUOTE。塔截面積為氣相流通截面積A和降液管面積Ad之和。依據(jù)閱歷可選取QUOTE則塔截面積塔徑圓整為D=0.5m。板間距和塔徑存在肯定的閱歷關(guān)系，計(jì)算出的塔徑和前面假設(shè)的板間距HT符合該關(guān)系。實(shí)際塔截面積實(shí)際氣相流通截面積實(shí)際空塔氣速設(shè)計(jì)的泛點(diǎn)率和上面的假設(shè)相符。由于塔徑很小，選用整塊式塔盤(pán)。提餾段塔盤(pán)設(shè)計(jì)計(jì)算由于精餾段和提餾段液相流量差別較大，故須要分別設(shè)計(jì)計(jì)算其降液管和板間距大小及閥數(shù)，分別設(shè)計(jì)塔盤(pán)。提餾段的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)均采納提餾段的數(shù)據(jù)。圖表SEQ圖表\*ARABIC4所選用的弓形降液管結(jié)構(gòu)示意圖圖表SEQ圖表\*ARABIC5單溢流型塔板布置圖降液管及溢流堰尺寸降液管尺寸選用常用的弓形降液管，由上面的設(shè)計(jì)結(jié)果得弓形降液管所占面積QUOTE上面已經(jīng)選定精餾段QUOTE，由弓形降液管堰寬和塔徑比QUOTE和堰長(zhǎng)和塔徑比QUOTE的關(guān)系得堰寬QUOTE選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔且常用的平形受液盤(pán)，選取底隙QUOTE溢流堰尺寸堰長(zhǎng)QUOTE，QUOTE，查液流收縮系數(shù)圖得收縮系數(shù)E=1.05。堰上液頭高度堰高QUOTE由選取的清液曾高度QUOTE確定液流強(qiáng)度QUOTE，符合要求。降液管底隙液體流速Q(mào)UOTE，符合一般要求。浮閥數(shù)及排列方式浮閥數(shù)運(yùn)用F1型浮閥，重型，閥孔直徑QUOTE。設(shè)閥孔動(dòng)能因數(shù)QUOTE，則閥孔氣速閥孔個(gè)數(shù)QUOTE個(gè)。排列選用的是單溢流型塔板，設(shè)入、出口安定區(qū)尺寸為QUOTE，邊緣區(qū)寬度QUOTE。塔盤(pán)有效傳質(zhì)區(qū)面積Aa通過(guò)以下的公式計(jì)算：開(kāi)孔面積QUOTE。閥孔按三角形錯(cuò)排，其孔心距用下面的方法估算：依據(jù)估算的孔間距t進(jìn)行布孔，并按實(shí)際可能的狀況進(jìn)行調(diào)整來(lái)確定浮閥的實(shí)際個(gè)數(shù)n，按QUOTE排孔，按圖排列可得實(shí)際浮閥數(shù)為QUOTE個(gè)。圖表SEQ圖表\*ARABIC6提餾段塔盤(pán)浮閥試排列圖重新計(jì)算塔板的以下參數(shù)。閥孔氣速Q(mào)UOTE動(dòng)能因子QUOTE。塔板開(kāi)孔率QUOTE。開(kāi)孔面積QUOTE精餾段塔盤(pán)設(shè)計(jì)計(jì)算精餾段的液相流量比提餾段的小，故須要重新設(shè)計(jì)其塔盤(pán)，減小其塔板間距和降液管尺寸。運(yùn)用和上面提餾段設(shè)計(jì)計(jì)算相同的方法設(shè)計(jì)計(jì)算精餾段塔盤(pán)。精餾段的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)均采納精餾段的數(shù)據(jù)。液氣流淌參數(shù)取精餾段清液層高度為QUOTE，板間距QUOTE，所以液滴沉降高度查史密斯關(guān)聯(lián)圖得QUOTE，表面張力QUOTE，校正得：液泛氣速Q(mào)UOTE。塔徑全塔相同D=0.5m，QUOTE。取QUOTE，則那么實(shí)際氣相流通截面積：QUOTE。空塔氣速Q(mào)UOTE。降液管及溢流堰尺寸降液管尺寸選用常用的弓形降液管，由上面的設(shè)計(jì)結(jié)果得弓形降液管所占面積QUOTE上面已經(jīng)選定精餾段QUOTE，由弓形降液管堰寬和塔徑比QUOTE和堰長(zhǎng)和塔徑比QUOTE的關(guān)系得堰寬QUOTE選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔且常用的平形受液盤(pán)，選取底隙QUOTE溢流堰尺寸堰長(zhǎng)QUOTE，QUOTE，查液流收縮系數(shù)圖得收縮系數(shù)E=1.04。堰上液頭高度堰高QUOTE由選取的清液曾高度QUOTE確定液流強(qiáng)度QUOTE，符合要求。降液管底隙液體流速Q(mào)UOTE，符合一般要求。浮閥數(shù)及排列方式浮閥數(shù)運(yùn)用F1型浮閥，重型，閥孔直徑QUOTE。設(shè)閥孔動(dòng)能因數(shù)QUOTE，則閥孔氣速閥孔個(gè)數(shù)QUOTE個(gè)。排列選用的是單溢流型塔板，設(shè)入、出口安定區(qū)尺寸為QUOTE，邊緣區(qū)寬度QUOTE。塔盤(pán)有效傳質(zhì)區(qū)面積Aa通過(guò)以下的公式計(jì)算：開(kāi)孔面積QUOTE。閥孔按三角形錯(cuò)排，其孔心距用下面的方法估算：依據(jù)估算的孔間距t進(jìn)行布孔，并按實(shí)際可能的狀況進(jìn)行調(diào)整來(lái)確定浮閥的實(shí)際個(gè)數(shù)n，按QUOTE排孔，按圖排列可得實(shí)際浮閥數(shù)為QUOTE個(gè)。圖表SEQ圖表\*ARABIC7精餾段塔板浮閥試排列圖重新計(jì)算塔板的以下參數(shù)。閥孔氣速Q(mào)UOTE動(dòng)能因子QUOTE。開(kāi)孔面積QUOTE塔板開(kāi)孔率QUOTE。塔高的計(jì)算塔頂?shù)谝粔K板距塔頂?shù)木嚯xQUOTE；塔底最終一塊板距塔底的距離QUOTE；精餾段塔板間距QUOTE；提餾段塔板間距QUOTE；有人孔的塔板間距QUOTE；進(jìn)料塔板間距QUOTE；精餾段塔板數(shù)QUOTE（含進(jìn)料板）；提餾段塔板數(shù)QUOTE（不含塔底再沸器）； 裙座高度為QUOTE；物料較清潔且不易結(jié)垢，可每隔8~10塊板設(shè)置一個(gè)人孔，塔頂和塔釜均有人孔，故只要在精餾段和提餾段分別設(shè)置一個(gè)人孔即可。所以全塔高度為：流體力學(xué)驗(yàn)算及操作負(fù)荷性能圖流體力學(xué)驗(yàn)算以上初步設(shè)計(jì)主要是從防止過(guò)量液沫夾帶、液泛動(dòng)身考慮的，設(shè)計(jì)中選用了許多閱歷數(shù)據(jù)，因此設(shè)計(jì)的結(jié)果是否合適，還必需通過(guò)以下各方面的校核。塔板阻力hf計(jì)算干板阻力h0精餾段：臨界孔速故應(yīng)在浮閥處于全開(kāi)狀態(tài)下計(jì)算干板阻力：

提餾段：臨界孔速故應(yīng)在浮閥處于未全開(kāi)狀態(tài)下計(jì)算干板阻力：

塔板充氣液層阻力hl充氣系數(shù)QUOTE。精餾段：QUOTE。提餾段：QUOTE。克服表面張力阻力QUOTE表面張力引起的阻力般都很小，可以忽視不計(jì)。所以提餾段塔板阻力：QUOTE。精餾段塔板阻力：QUOTE。液沫夾帶量校核為了限制液沫夾帶量eV過(guò)大，小塔徑的塔的泛點(diǎn)率應(yīng)小于0.65~0.75。浮閥塔的泛點(diǎn)率有下面的式子計(jì)算。精餾段：查關(guān)聯(lián)圖得CF=0.7。所以QUOTE不會(huì)產(chǎn)生液沫夾帶。提餾段：查關(guān)聯(lián)圖得QUOTE。所以或QUOTE不會(huì)產(chǎn)生液沫夾帶。降液管液泛校核為了防止降液管液泛，應(yīng)保證降液管內(nèi)液流暢通，降液管內(nèi)液層高度應(yīng)低于上快塔板溢流堰頂。降液管中清液層高度式中，QUOTE為液面落差，一般可忽視；hd為流體流過(guò)降液管底隙的阻力，通過(guò)下式計(jì)算。降液管中泡沫層高度為QUOTE，QUOTE為降液管中泡沫層的相對(duì)密度，和液體的起泡性有關(guān)，本物系可取為0.6。降液管液泛校核條件，應(yīng)滿(mǎn)意QUOTE精餾段：所以

故精餾段不會(huì)發(fā)生降液管液泛。提餾段：所以

故提餾段也不會(huì)發(fā)生降液管液泛。漏液校核當(dāng)氣速由大變小，起先發(fā)生嚴(yán)峻漏液時(shí)的閥孔氣速稱(chēng)為漏液點(diǎn)氣速Q(mào)UOTE，一般要求孔速為漏液氣速的1.5~2倍，他們的比值稱(chēng)為穩(wěn)定性系數(shù)K。一般取QUOTE時(shí)對(duì)應(yīng)的閥孔氣速為其漏液點(diǎn)氣速。精餾段：精餾段穩(wěn)定性系數(shù)提餾段：提餾段穩(wěn)定性系數(shù)故不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)峻漏液現(xiàn)象。操作負(fù)荷性能圖作出提餾段塔板的負(fù)荷性能圖。液沫夾帶上限關(guān)系取泛點(diǎn)率為0.8，帶入泛點(diǎn)計(jì)算式

整理得該QUOTE確定的線(xiàn)即為液沫夾帶線(xiàn)。漏液關(guān)系式因動(dòng)能因子QUOTE時(shí)會(huì)嚴(yán)峻漏液，故取QUOTE，計(jì)算相應(yīng)的氣相流量Vh該流量為一常數(shù)，是平行于Lh軸的一條線(xiàn)，為漏液線(xiàn)，也稱(chēng)為氣相下限線(xiàn)。液相下限關(guān)系式對(duì)于平直堰，其堰上的液頭高度必需大于0.006m，取QUOTE，即可確定液相流量的下限線(xiàn)。E=1.05，整理上式得提餾段液相流量下限線(xiàn)液相上限關(guān)系式QUOTE降液管的最大流量為：降液管液泛線(xiàn)關(guān)系式由下式QUOTE，計(jì)算中可以略去其中較小的QUOTE。

帶入整理得作出負(fù)荷曲線(xiàn)。圖表SEQ圖表\*ARABIC8負(fù)荷曲線(xiàn)（提餾段塔板）表格SEQ表格\*ARABIC9精餾段塔板設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表（1~16塊板）塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)據(jù)塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)據(jù)塔徑DD=0.5m孔心距t75mm塔板間距QUOTEQUOTE邊緣區(qū)QUOTEQUOTE堰長(zhǎng)QUOTE0.3m安定區(qū)寬度QUOTEQUOTE堰寬QUOTE0.05排列方式錯(cuò)排堰高QUOTE0.0423m流淌形式單流型入口堰高無(wú)液體流量QUOTE0.419m3/h底隙QUOTE0.030m氣體流量QUOTE1139.883m3/hQUOTE0.0298液泛氣速Q(mào)UOTEQUOTE塔截面積QUOTEQUOTE空塔氣速Q(mào)UOTEQUOTE降液管面積QUOTEQUOTE泛點(diǎn)率QUOTEQUOTE有效傳質(zhì)區(qū)QUOTE0.108m堰上液頭高度QUOTE氣相流通截面積QUOTE塔板阻力QUOTEQUOTE開(kāi)孔面積QUOTE閥孔氣速Q(mào)UOTEQUOTE閥孔直徑QUOTEQUOTE閥孔動(dòng)能因子QUOTE10.316閥孔數(shù)n24穩(wěn)定系數(shù)QUOTEQUOTE開(kāi)孔率QUOTEQUOTE表格SEQ表格\*ARABIC10提餾段塔板設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表（17~24塊板）塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)據(jù)塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)據(jù)塔徑DD=0.5m孔心距t80mm塔板間距QUOTEQUOTE邊緣區(qū)QUOTEQUOTE堰長(zhǎng)QUOTE0.35m安定區(qū)寬度QUOTEQUOTE堰寬QUOTE0.0715排列方式錯(cuò)排堰高QUOTE0.0412m流淌形式單流型入口堰高無(wú)液體流量QUOTE1.789m3/h底隙QUOTE0.034m氣體流量QUOTE1186.573m3/hQUOTE0.0343液泛氣速Q(mào)UOTEQUOTE塔截面積QUOTEQUOTE空塔氣速Q(mào)UOTEQUOTE降液管面積QUOTEQUOTE泛點(diǎn)率QUOTEQUOTE有效傳質(zhì)區(qū)QUOTE0.0955m堰上液頭高度QUOTE氣相流通截面積QUOTE塔板阻力QUOTEQUOTE開(kāi)孔面積QUOTE閥孔氣速Q(mào)UOTEQUOTE閥孔直徑QUOTEQUOTE閥孔動(dòng)能因子QUOTE9.045閥孔數(shù)n24穩(wěn)定系數(shù)QUOTEQUOTE開(kāi)孔率QUOTEQUOTE接管尺寸設(shè)計(jì)進(jìn)料管進(jìn)料質(zhì)量流量為：QUOTE進(jìn)口料液密度QUOTE，所以進(jìn)料體積流量QUOTE.。取管內(nèi)流速為QUO