乙醛氧化制备乙酸分离工段设计-毕业设计

北京理工大学珠海学院2011届本科生毕业设计

塔径D=0.8m

根据塔径和液体的流量，选用弓形降液管，不设进口堰，塔板采用单溢流和分块式组装。 (1) 溢流装置 ①堰长lW

取堰长lW=0.8D,即lW=0.8×0.8=0.64(m) ②堰上液层高度hOW

hOW =2.8421000E(Lh3l)，取E≈1

whOW =2.84/1000×1×（3.96 /0.64）2/3=0.0096

hOW>0.006m，符合要求。一般how不应小于6mm,以免液体在堰上分布不均。③出口堰高hW

hL=hW+hOW，即hW= hL- hOW=0.05-0.0096=0.0404m ③ 降液管底隙高度 ho

ho=hw-0.006=0.0404-0.006= 0.0344(m) ④ 弓形降液管宽度Wd和面积Af Lw/D=0.8

查《化工原理》下册，图3-12得 Af/AT=0.15, AT=0.5024m2 所以Af=0.0754 m2

Wd/D=0.2 D=0.8m

所以Wd=0.2×0.8=0.16m ⑤ 液体在液管中停留时间θ θ= AfHT/ Ls=0.0754×0.45÷0.0011=30.8s 停留时间θ>5s，故降液管尺寸可用。 (2) 塔板布置及筛孔数目与排列

因为D小于1.5m，所以取WS=0.06m WC=0.05m

本设计中所处理的物系有腐蚀性，可选用??2.5mm的不锈钢塔板，d0?2??5mm

筛孔按正三角形排列，取孔中心距t?3d0?15mm 筛孔数目 n?1.55Aat2 其中 A?22?r2?1?a?2??xr?x?sinx?180r?? ?

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筛孔直径

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X=0.8/2-（0.16+0.06）=0.18 r=0.8/2-0.05=0.35

则 Aa=0.2403 m2

所以 n=1.55×0.2403÷0.0152=1655.4

?d??0.005?开孔率: ??0.907?0??0.907???10%

?0.015??t?22(二) 提馏段

板间距HT′=0.6m,取板上液层高度hL′=0.08m 塔径D′=2m

根据塔径和液体的流量，选用弓形降液管，不设进口堰，塔板采用单溢流和分块式组装。 (3) 溢流装置 ①堰长lW′

取堰长lW′=0.8D′,即lW′=0.8×2=1.6(m) ②堰上液层高度hOW′

?22.84Lh3hOW ′=E()，取E≈1

1000l?whOW′ =2.84/1000*1（177.0442 ÷1.6）2/3=0.065

hOW′>0.006m，符合要求。一般how不应小于6mm,以免液体在堰上分布不均。 ③出口堰高hW

hL′=hW′+hOW′，即hW′= hL′- hOW′=0.08-0.065=0.015m ④ 降液管底隙高度 ho′

ho′=hw′-0.006=0.015-0.006= 0.009(m) ⑤ 弓形降液管宽度Wd和面积Af Lw/D=0.8

查《化工原理》下册，图3-12得 Af’/AT’=0.15, AT’=3.14m2 Af’=0.15×3.14=0.471 m2 Wd/D=0.2 D=2m 所以Wd=0.2×2=0.4m ⑥ 液体在液管中停留时间θ

θ′= A’fHT’/ Ls’=0.471×0.6÷0.04918=5.746s

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停留时间θ′>5s，故降液管尺寸可用。 (4) 塔板布置及筛孔数目与排列

因为D大于1.5m，所以取WS=0.085m WC=0.05m

本设计中所处理的物系有腐蚀性，可选用??2.5mm的不锈钢塔板，筛孔直径

d0?2??5mm

筛孔按正三角形排列，取孔中心距t?3d0?15mm 筛孔数目 n?1.55Aa 2t??r2?122其中 Aa?2??xr?x?180sin?

x?? ?r?

X=2/[2-（0.4+0.085）]=0.515 r=2/2-0.05=0.95

则 Aa=0.9279 m2

所以 n=1.55×0.9279÷0.0152=6392.24

?d??0.005?开孔率: ??0.907?0??0.907???10%

t0.015????223.2.4塔板流体力学验算

为检验初步设计的塔板能否在较高的效率下正常操作，当工艺设计完毕后,必须进行塔板的流体力学验算，验算中若发现有不合适的地方，应对有关工艺尺寸进行调整，直到符合要求为止。液体力学验算内容有以下几项：塔板压降、液泛、雾沫夹带、漏液及液面落差等。 （1）塔板压降

气体通过一层塔板的压降为 hp?hc?hl?h?

?u0?h?0.051① 干板压降 c?c?0????2??V????L??? 其中u0为气体通过筛孔的速度 ?精馏段：uo=4VS/πdo2n=4×0.7849÷3.14×0.0052×1656=24.15 m/s 由

d0??5?2,查附录五干筛孔流量系数图，得流量系数c0?0.75 2.5故hc=0.051(uo/co)2(ρv/ρL )=0.051×(24.15÷0.75)2×(1.2451÷953.7695)=0.069 提镏段：uo‘=4VS‘/πdo2’n‘=4×0.7849÷3.14×0.0052×6393=6.256 m/s

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由

d0??5?2,查附录五干筛孔流量系数图，得流量系数c0?0.75 2.5L

’

故hc‘=0.051(uo‘/co’)2(ρ‘v/ρ2

)=0.051×(6.256÷0.75) ×(0.70795÷943.5625)=0.0026

② 气体通过充气液层的压降 hL??hl 精馏段： ua?Vs0.7849 2??1.838AT?Af0.502?40.07541???v?1.8382?1.2451?2.0511kg/?s?m2?

??12 则气相动能因子 FO?ua 查附录六充气系数关联图，得 ??0.5 3故 hL??hl?0.5?30.?05提馏段：

同理求得：ua=0.294m/s

00.则气相动能因子 Fo?ua?v?0.29?4查附录六充气系数关联图，得 ??0.8 7故 hL??hl?0.8?7

0.70?795 0.24740.?08 00.③ 液体表面张力所产生的压降 h??4?L ?Lgdo4?35.56?10?34?L?3.0405?10?3 精馏段：h??=

?Lgdo953.7695?9.81?0.0054?19.27?10?3?1.6655?10?3 提馏段：h??943.5625?9.81?0.005' 塔板压降：

精馏段：hp?hc?hl?h?=0.069+0.0265+0.00304=0.09854 提馏段：hp?hc?hl?h?=0.0026+0.0696+0.00165=0.07385

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