甲醇连续精馏装置计算书

开孔区面积Aa按下面式子计算，则有

Aa=2【x（r2－x2）0.5+ r2/sin-1（x/r）】 （其中 sin-1（x/r）以弧度表示） 其中 x=D/2－(Wd＋Ws)=0.413 r= D/2－Wc=0.565 推出Wd=0.122

由上面推出 Aa=0.828m2 d 筛孔计算与排列

料液没有腐蚀性，可选用δ= 3mm碳钢板，取筛孔直径do=5mm 筛孔按正三角形排列，取孔中心距t为 t=3×do=15mm 筛孔的数目n为 n=1.185Aa/t2=4361个

开孔率为φ=0.907（do/t）2=10.1% 气体通过阀孔的气速为

uo=Vs/Ao=1.225/（Aa×φ）=14.65m/s ⑵ 提馏段 (计算公式和原理同精馏段) a．溢流装置计算 因塔径D=1.2m，

所以可选取单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘（同精馏段）。各项计算如下： 1) 堰长lw

可取lw=0.60D=0.72m 2) 溢流堰高度hw

由hw=hL－how可选取平直堰，堰上层液高度how由下列公式计算，即有 how=2.84/1000×E×(Lh/lw)(2/3)

并由图液流收缩系数计算图⑷，则可取用E= 1.0 ，则 how=0.0112m

取板上清液层高度hL=0.06 m 故 hw=0.06-0.0112=0.0488 m 3) 弓形降液管的宽度Wd和截面积Af

107车间 13 由lw/D=0.6 Af=0.05955m2 Wd=0.122m

并依据下式验算液体在降液管中的停留时间，即

θ=3600 Af×HT/Lh= 3600 ×0.05955×0.40/ (3600×0.0026)=9.16s＞5s 其中HT即为板间距0.40m，Lh即为每小时的体积流量 验证结果为降液管设计符合要求。 4）降液管底隙高度ho ho= Lh/（3600×lw×uo'） 取 uo'=0.15m

则ho=0.0026×3600/(3600×0.72×0.15) =0.024 m＞0.02m

Hw-hO=0.0488-0.024=0.0248m＞0.006 m 故降液管底隙高度设计合理 选用凹形受液盘，深度h’w=55mm。 b 塔板布置 1) 塔板的分块

因为D≥ 800mm，所以选择采用分块式，查表可得，塔板可分为3块。 2) 边缘区宽度确定

取Ws=W’s= 65mm , Wc=35mm c 开孔区面积计算

开孔区面积Aa按式子5-12计算，则有 Aa=2【x（r2－x2）0.5+ r2/sin-1（x/r）】 其中 x=D/2－(Wd＋Ws) r= D/2－Wc

由上面推出 Aa=0.828m2 d 筛孔计算与排列

选用δ= 3mm碳钢板，取筛孔直径do=5mm 筛孔按正三角形排列，取孔中心距t为

107车间 14 t=3×do=15mm 筛孔的数目n为 n=1.185Aa/t2=4361个

开孔率为φ=0.907（do/t）2=10.1% 气体通过阀孔的气速为

uo=V’s/Ao=1.232/（0.101×0.828）=14.73m/s 七、筛板的流体力学验算 ⑴ 精馏段 1) 塔板的压降 a 干板的阻力hc计算 干板的阻力hc计算由公式 hc=0.051(uo/co)2×（ρv/ρl）

并取do/δ= 5/3=1.67 ,可查史密斯关联图得，co=0.77 所以hc=0.051(14.73/0.77) 2×(1.005/900.11)=0.0208m液柱 b 气体通过液层的阻力hl的计算 气体通过液层的阻力hl由公式 hl=βhL

ua=Vs/（AT－Af）=1.225/(1.13-0.05955)=1.145m/s Fo=1.145(1.005)1/2=1.148kg1/2/(s m1/2) hl=0.5（hw+how）=0.025 m液柱 c 液体表面张力的阻力hσ计算

液体表面张力的阻力hσ由公式hσ=4σL/（ρl×g×do）计算,则有 hσ=(4×35.98×10-3)/(756.3×9.81×0.005)=0.0039m液柱 气体通过每层塔板的液柱高度hP，可按下面公式计算 hP=hc+hl+hσ=0.0208+0.025+0.0039=0.0497m液柱 气体通过每层塔板的压降为

△Pp= hP×ρl×g =0.0491×900.1×9.81=433.55Pa＜0.7KPa（设计允许值） 2) 液面落差

对于筛板塔，液面落差很小，由于塔径和液流量均不大，所以可忽略液面落差的影响。

107车间 15 3) 液沫夹带

液沫夹带量，采用公式

ev=5.7×106/σL×【 ua/(HT－hf)】3.2 由hf=2.5hL=2.5×0.05=0.125m 所以： ev=(5.7×10-6/35.98×10-3) 【1.145/(0.4-0.125)】3.2 =0.015kg液/kg气＜0.1kg液/kg气 可知液沫夹带量在设计范围之内。 4) 漏液

对于筛板塔，漏液点气速Uo,min可由公式

Fo漏=0.00848（do+1.27）（hL+27.9）Uo,min= Fo漏/ρG=8.65 实际孔速为Ｕo=14.65m/s＞Uo,min

稳定系数为 Ｋ=Uo/Uo,min=14.65/8.65=1.69＞1.5 故在本设计中无明显漏液。 5) 液泛

为防止塔内发生液泛，降液管内液高度Hd应服从式子 Hd≤ψ(HT＋hw)

甲醇与水属于一般物系，取ψ= 0.5，则 ψ(HT＋hw)=0.5×（0.40+0.0442）=0.2221m 而Hd=hp+hL+hd 板上不设进口堰，则有

hd=0.153(uo’)2=0.153×(0.045)2=0.0003m液柱 Hd=hp+hL+hd=0.0491 +0.05+0.0003=0.0994m液柱 则有： Hd≤ψ(HT＋hw) 于是可知本设计不会发生液泛 ⑵ 提馏段 1) 塔板的压降 a 干板的阻力hc计算 干板的阻力hc计算由公式 hc=0.051(uo/co)2×（ρv/ρl）

107车间 16