4.7万吨精馏塔

内蒙古科技大学课程设计说明书

塔底液相表面张力 ?mD?0.023?518.?12 80.?976?518.mN97m1由精馏段计算的进料板液相表面张力 ?mF?19.27mN47m /提馏相平均表面张力 ?Lm?18.95?0219.2747?19.11mN24m /

5.2初选塔板间距

塔板间距HT的选定很重要，它与塔高、塔径、物系性质、分离效率、塔德操作弹性以及塔德安装、检修等都有关，可参照下表所示经验关系选取。

表6.1 板间距与塔径关系

塔径DT，m 板间距HT，0.3-0.5 0.5-0.8 0.8-1.6 1.6-2.4 2.4-4.0 200-300 250-350 300-450 450-600 400-600 mm 选定板间距时，应考虑各种不同的实际请况。例如，塔板层数很多时，可选用较小的板间距，适当加大塔径以降低塔的高度；塔内各段负荷差别较大时，也可采用不同的板间距以保持塔径一致；对易起泡沫的物系，板间距应取大些，以保证塔的分离效果；对于生产负荷波动较大的场合，也需加大板间距以保持一定的操作弹性。

此外，考虑安装检修的需要，在塔体人孔处的板间距不应小于600-700mm，以便有足够的工作空间，对只需开手孔的小型塔，开手孔处的板间距可取为450mm以下。

塔板间距初步选定之后，才能进行后续的计算空塔气速，估算塔径等工作。对于所选板间距尺寸是否合理，还需在对塔板布置进行设计后，进行流体力学验算。如不能满足流体力学要求，则还需适当地调整板间距或塔径，至满足为止。

本次设计板间距HT?400mm

5.3塔径的计算：（以精馏段数据为准）

5.3.1初步计算塔径 根据流量公式有：D?4VS ?u式中：Vs—塔内的气相流量，m3/s u—空塔气速，m/s

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一般适宜的空塔气速u为极限空塔气速umax的0.6~0.8倍，即u?(0.6~0.8)umax 而umax?C?L??V ?V式中：umax—极限空塔气速，m/s

?L、?V—分别为液相和气相的密度，kg/m3 C—负荷系数，m/s

负荷系数C可由Smith关联图差得《化工原理课（下册）》，即图6.1

横坐标

Lh??L???是量纲为1的比值，称为液气动能参数，它反映液、气两相的流量Vh??V?12与密度的影响，而HT?hL反映液滴沉降空间的高度对负荷参数的影响。

板上液层高度hL应由设计者首先选定。对于常压塔一般取为0.05~0.1m（通常取0.05~0.08m）；对于减压塔应取低些，可低至0.025~0.03m。由于本次设计是在常压下操作，故取 hL?0.05。

Smith关联图是按液体表面张力??20mN/m的物系绘制的，若所处理的物系表面张力为其他值，则须按下式校正查出的负荷系数，即

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C?C20(?20)0.2

式中：?操作物系的液体表面张力，mN/m； C操作物系的负荷系数，m/s。

Lh??L?0.0069?804.12???????0.0454，HT?hL?0.40?0.05?0.35m

Vh??V?2.61?2.7240?查图得 C20?0.075

C?C20(1212?20)0.2?20.1487??0.075????20?0.2?0.0751

极限空塔气速 umax?C?L??V804.1?22.7420?0.075?1?1.m28s 8?V2.7420 s160.m90/空塔气速 u?0.7u71.2?88max?0.?初算塔径 D?5.3.2塔径圆整

/4VS4?2.61??1.919m9?u??0.9016

初步算出塔径D后，应按化工机械标准圆整并核算实际气速。一般塔径在1m以内时，按100mm增值圆整。塔径超过1m时，按200mm增值圆整。常用的标准塔径为400、500、600、700、800、1000、1200、1400、1600、2000、2200mm等。 塔径圆整后，D?2000mm，

计算圆整塔径D下的空塔气速，即u?并校核安全系数

uumax?4VS4?2.61??0.8308m/s ?D2?220.8308?0.645 ，在0.6~0.8的范围以内。 1.288应予指出，前面所述算出的塔径仍为初估塔径。此后尚需进行流体力学验算合格后才能确定为实际塔径，否则应进行调整。

另外，若精馏段与提馏段负荷变化较大，则需分段计算塔径。

5.4溢流装置与流体流型

板式塔的溢流装置包括溢流堰、降液管及受液管。溢流装置的布置应考虑液流在塔板上的途径。一般根据塔径与液体流量，本设计采用单流型，液体流径长、板面利用好，塔板结构简单，直径2.2mm以下的塔普遍采用此型。

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一般可根据初估塔径和液体流量，选塔板的液流型式。降液管有圆形与弓形两类。本设计采用内弓形降液管，其在直径较小的塔板中均适用。 5.4.1溢流堰（出口堰）

为维持塔板上一定高度的均匀流动的液层，一般采用平直溢流堰（出口堰）。 1. 堰长lW

依据溢流型式及液体负荷决定堰长。单溢流型塔板堰长lW一般为?0.6~0.8?D；双溢流型塔板，两侧堰长取为?0.5~0.7?D，其中D为塔径。

堰长也可以由溢流强度计算。溢流强度即通过单位堰长的液体流量，一般筛板及浮阀塔的堰长溢流强度应为：

Lh/lW?100~130m3/?m?h? 式中： lW—溢流堰长，m Lh—液体流量，m3/h

对于少数液气比较大的过程堰上溢流强度可允许超过此范围，有时为增加堰长也可增设辅助堰，

由于此次设计选用单溢流型塔板，故选取lW?0.7D?0.7?2?1.4m 验算Lh/lW?24.89/1.4?17.78?100~130m3/?m?h?，符合要求。求。 2. 堰高hW

堰高于板上液层高度及堰上液层高度的关系如下

hl?hW?hOW

式中：hl—板上液层高度，m hOW—堰上液层高度，m

板上液层高度hl取0.05m ，hW=0.05?0.0193=0.0307 3. 堰上液层高度hOW

堰上液层高度应适宜，太小则堰上的液体均布差，太大则塔板压降增大，雾沫夹带增加。对平直堰，设计时hOW一般应大于0.006m，若低于此值或液流强度

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