乙醇—水筛板精馏塔工艺设计（化工原理设计）

广西大学 设计说明书内页 附表 GUANGXI UNIVERSITY

参考化工原理下图10-42筛板的泛点关联得：Cf20=0.083

?42.102????Cf=Cf20??=0.083??20???20??????L??Vuf?Cf20????20????V0.20.50.20.2?0.0967

0.5??839.858?1.180??=0.0967??=2.469(m/s) ?1.180???本物系不易起泡,取泛点百分率为85%，可求出设计气速

u'n= 0.85?uf?0.85?2.469=2.099(m/s) D??4Vs??u4?1.29?0.88m

3.14?2.099根据塔设备系列化规格，将D?圆整到D=1m 作为初选塔径，因此 重新校核流速

1.29un??1.643(m2)

0.785?1?1实际泛点百分率为

un1.643??0.666 uf2.469AT??D24?0.785?12?0.785m2

塔板详细设计 选用单溢流，弓形降液管，不设进口堰。

查书?4?因为弓形降液管具有较大容积，又能充分利用塔面积，且单溢流液体流径长，塔板效率高，结构简单，广泛用于直径小于2.2米的塔中。

(1)溢流装置

取堰长lw=0.7D=0.7×1=0.7m, 选择平流溢流堰 出口堰高hw? hL?hOW,已取hL=0.06

h0W=2.84×10?3E(Lh2/3) lw2.5由Lh(lw)=11.42 2.5=4.68/0.7广西大学 设计说明书内页 附表 GUANGXI UNIVERSITY

查化工原理下图10-48得：E=1.022

h0W=2.84×10?3×1.022? (4.68/0.7)2/3=0.0104m

hw? hL?hOW=0.06-0.014=0.0496m 取hw?0.05是符合的。

∴hL=hW+hOW=0.05+0.0104=0.0604m

修正后hL对un影响不大,顾塔径计算不用修正.

(2) 降液管宽度Wd与降液管面积Af 由lw/D=0.7查化工原理下图10-40得:

AfWd?0.142 ?0.085 DAT∴ Wd=0.142×1=0.142m Af?0.085??4?12?0.0667m2

(3) 降液管底隙高度hO

因物系较清洁,不会有脏物堵塞降液管底隙,取液体通过降液管底隙速

?=0.07m/s. 度uo ho?Ls0.0013??0.027m 过小,取ho=0.04m ?lw?uo0.70?0.07(4)塔板布置 取安定区宽度WS=0.08m, 取边缘区宽度WC=0.04m

x?D1??Wd?WS????0.142?0.08??0.278m 22Dr??WC?0.5?0.04?0.46m

2x?? r??2?1?Aa?2?xr2?x2?rsin180?广西大学 设计说明书内页 附表 GUANGXI UNIVERSITY

?0.281??222?0.462sin?1 ?2?0.2780.46?0.278???0.477(m) 1800.46??(3)筛板数n与开孔率? 初取do?5mm，

t?3.0 呈正三角形排列 do t=3.0?5=15mm 依下式计算塔板上的开孔率?

??Ao0.9070.907???0.101=10.1% 则每层塔板上的开孔面积Ao为： 22Aa（t/d0）(15/5) Ao?Aa??0.101?0.477?0.0482m2

n =

A00.0482?4=?2455孔 ?d023.14?0.005242.3.2 筛板能校塔流体力学校核 1板压降的校核

(1)干板压降相当的液柱高度 取板厚??3mm，

?do?3.0?0.5,查化工原理下图10-45得: 6.0 Co=0.74

u0?Vs1.29??27.10m/s A00.047622 1?uo?hc=

2g??Co?????uo??v??????=0.051??C?L??o2??????v????L???=??27.10??1.180?0.051?????0.1021 m液柱

?0.74??839.858?(2)气体穿过板上液层压降相当的液柱高度hl ua?Vs1.29??1.796(m/s) 2AT?Af0.785?1?0.0667广西大学 设计说明书内页 附表 GUANGXI UNIVERSITY

相应的气体动能因子 Fa?ua?0.5?1.796?1.1800.5?1.951 查化工原理下图10-46得：β=0.58

hl??(hw?how)??hL?0.58?0.0604?0.0350 m液柱 (3)克服液体表面张力压降相当的液柱高度hσ

4?4?42.97?10?3??0.00455m h?=

9.81?Ld09.81?839.858?5?10?3∴气体通过筛板压降相当的液柱高度即板压降： hp=hc+hL+hσ

hp?0.1021?0.0350?0.00455?0.1416m

本设计系常压操作，对板压降本身无特殊要求。

液面落差

对于筛板塔，液面落差很小，且本设计的塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。 1 液沫夹带量的校核

hf?2.5?hL?0.0604?2.5?0.151m

3.2?6?u5.7?10?5.7?101.796??a???ev???0.0642Kg液/Kg汽 ?3????42.102?10?0.45?0.151??HT?hf?0.0642<0.1Kg液/Kg气

故在设计负荷下不会发生过量液沫夹带。 2 溢流液泛条件的校核

?63.2?LS?溢流管中的当量清液高度可由式?hf?0.153??lh?? 计算液体沿筛板

?wo?2流动时,阻力损失很小,其液面落差?可忽略不计,即 ??0。 已知: hL?0.0604m, ??0，

?LS?h?0.153?f?lh?wo??0.003???0.153???0.00033m?0.7?0.04???22

故降液管内的当量清液高度：

Hd?hL????hf?hf?0.0604?0?0.00033?0.151?0.218m