正丙醇-正丁醇浮阀塔设计

20 化工原理课程设计

由于采用浮阀塔板，克服鼓泡时液体表面张力的阻力很小，所以可忽略不计。 因此，气流经一层，浮阀塔板的压降所相当的液柱高度为：

hp?0.037?0.03?0.067m

换算成单板压降

?Pf?hp?Lg?0.067?722.2?9.81?474.7Pa(设计允许值)

提馏段：

每层塔板静压头降可按式(1)干板阻力

Uoc?1.82573.1hP?hc?hl?h?计算。

?v?1.82573.1?5.534m/s2.6222

因

U0c?U0?u02.167?5.7651，可用hc?5.34?V?5.34??0.0268

2?Lg2?730.3?9.81(2)板上充气液层阻力

本设备分离的正丙醇和正丁醇混合液，即液相为碳氢化合物，可取充气系数

?0?0.5，已知板上液层高度hL?0.05,所以依式hl??0hL

hl?0.5?0.05?0.025m

(3)计算液体表面张力所造成的阻力

由于采用浮阀塔板，克服鼓泡时液体表面张力的阻力很小，所以可忽略不计。 因此，气流经一层，浮阀塔板的压降所相当的液柱高度为：

hp?0.0268?0.025?0.0518m

换算成单板压降?Pf?hp?Lg?0.0518?730.3?9.81?371.14Pa(设计允许值)

3.6.2液泛

为了防止液泛现象的发生，要控制降液管中清液层高度Hd??(HT?hw)

Hd可用 Hd?hp?hl?hd计算

精馏段：

(1)气体通过塔板的压强降相当的液柱高度hp前面已经算出hp?0.067m (2)液体通过降液管的压头损失，因不设进口堰，所以可用式

Ls20.002149hd=0.153（）?0.153?（）=0.0009793m

lwho0.84?0.002741

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21 化工原理课程设计

（3）板上液层高度 前面已经选定液层高度为hL=0.06m 这样

Hd?0.067?0.06?0.009793?0.1368mHT?0.4

校正系数??0.5，选定板间距

hw?0.0332m

,

?(HT?hw)?0.5?(0.4?0.0332)?0.2166m 从而可知

Hd??(HT?hw)，符合防止液泛的要求。

提馏段：

(1)气体通过塔板的压强降相当的液柱高度hp前面已经算出hp?0.0518m (2)液体通过降液管的压头损失，因不设进口堰，所以可用式

hd=0.153（Ls20.004491）?0.153?（）=0.0009793m lwho0.84?0.005728（3）板上液层高度 前面已经选定液层高度为hL=0.05m 这样 Hd?0.0518?0.05?0.009793?0.1027m 校正系数??0.5，选定板间距

hw?0.03104mHT?0.5,

?(HT?hw)?0.5?(0.5?0.03104)?0.2655m 从而可知

Hd??(HT?hw)，符合防止液泛的要求。

3.6.3雾沫夹带

计算泛点率

泛点率的计算可用式：

Vs泛点率??v?L??v?1.36LsZL?100%KcFAbVs和

?v?L??v?100%泛点率?0.78KcFAT

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22 化工原理课程设计

塔板上液体流程长度

ZL?D?2Wd?1.2?2?0.216?0.768m

塔板上液流面积

Ab?AT?2Af?1.1304?2?0.102?0.9264m2

正丙醇和正丁醇混合液可按正常物系处理，按文献又由文献为： 精馏段：

0.783?泛点率??2?表取物性系数K值，

K=1.0,

?2?查的泛点负荷因数CF?0.122,将以上数值分别代入上式，得泛点率

2.148?1.36?0.002149?0.896722.2?2.148?100%?40.16%

1?0.122?0.9264及

2.148722.2?2.148?100%?39.76% 泛点率?0.78?1.0?0.122?1.13040.783提馏段：

0.792?泛点率?2.610?1.36?0.004491?0.896730.3?2.610?100%?34.33%

1?0.122?1.263及

2.610730.3?2.622?100%?44% 泛点率?0.78?1.0?0.122?1.13040.792为避免雾沫夹带过量，对于大塔，泛点需控制在80%以下。从以上计算的结果可知，其泛点率都低于80%，所以雾沫夹带量能满足要求。

3.7塔板负荷性能图

eV?0.1kg（液）/kg(干气）的

3.7.1雾沫夹带线

对于正丙醇—正丁醇物系和已设计出塔板结构，雾沫夹带线可根据雾沫夹带量的上限值

eV?0.1kg（液）/kg(干气）所对应的泛点率F1 (亦为上限值),利用式

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23 化工原理课程设计

VsF1??v?L??v?v?L??v?1.36LsZL?100%KcFApVs和

F1?0.78KcFAT?100%便可作出此线。由于塔径较大，所以取泛点率

F1?80?，

依上式有： 精馏段：

Vs2.148?1.36Ls?0.896722.2?2.148?0.8 1.0?0.122?0.9264整理后得Vs?1.655?22.31Ls

此式便为雾沫夹带的上限线方程，对应一条直线。所以在操作范围内任取两个

Ls值便可依式V?1.655?22.31L算出相应的Vs。利用两点确定一条直线，便可

ss在负荷性能图中得到雾沫夹带的上限线。

0.002 1.2088 0.0008 Ls Vs 提馏段：

Vs 1.6372 2.610?1.36Ls?0.896730.3?2.610?0.8

1.0?0.122?1.263整理后得Vs?1.647?20.35Ls

此式便为雾沫夹带的上限线方程，对应一条直线。所以在操作范围内任取两个

Ls值便可依式V?1.647?20.35L算出相应的Vs。利用两点确定一条直线，便可

ss在负荷性能图中得到雾沫夹带的上限线。

0.014 1.3621 0.0007 1.632755 Ls Vs

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