化工原理课程设计苯甲苯的分离[1]

物料，热量等的的衡算

3600AfHT3600?0.0567?0.40??13.34（大于5s，符合要求） Lh0.0017?3600Lhd)降液管底隙高度ho： ho＝ 取u‘＝0.08m/s

3600lwu?即θ＝

hw-ho＝0.047-0.032＝0.015m＞0.006m

故降液管底隙高度设计合理 (2) 塔板布置

①塔板的分块

因D≥800mm，故塔板采用分块式。查表得，塔极分为3块。

②边缘区宽度确定

取Ws＝Ws·＝0.065m，Wc＝0.035m

③开孔区面积计算

Aa＝2???r?r????????r?r???＝0.532m

180sinr?2

④筛孔计算及其排列

本例所处理的物系无腐蚀性，可选用δ＝3mm碳钢板，取筛孔直径d0＝5mm

筛孔按正三角形排列，取孔中心距t为

t＝3d0＝3×5＝15mm

筛孔数目n为

1.155A0?2731个 n＝

t?t开孔率为

?d0?ψ＝0.907??2＝10.1﹪

?t?气体通过阀孔的气速为

Vsu0＝＝11.56m/s

A0塔板的流体力学计算，目的在于验算预选的塔板参数是否能维持塔的正常操作，

7 筛板的流体力学验算

以便决定对有关塔板参数进行必要的调整，最后还要作出塔板负荷性能图。 a)干板压降相当的液柱高度hc：依d0/??5/3?1.67，查图得，C0=0.772

(1) 气体通过筛板压强相当的液柱高度计算

则 hc＝0.051(u0/c0)2(ρV/ρL) ＝0.0420m液柱 b)气体穿过板上液层压降相当的液柱高度hl：

物料，热量等的的衡算

?a?VS1.606??0.86m/s，Fa?ua?V?0.86?2.63?1.395

AT?Af2.01?0.145由?o与Fa关联图查得板上液层充气系数?o=0.61，依

hl??ohL?0.61?0.06?0.037m c)克服液体表面张力压降相当的液柱高度h?：依式

4?4?20.42?10?3h????0.002m，故hp?0.0340?.0370.002?0.073??Lgd0797.13?9.81?0.005(2) 液面落差

m则单板压强：ΔP＝hpρLg＝ 638pa＜0.7kpa 对于筛板塔，液面落差很小，且本例的塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。

(3)液沫夹带

ev?5.7E?6?0.853????0.014kg液/kg气＜0.1kg液/kg气

20.64E?3?0.40?0.15?故在本设计中液沫夹带量ev在允许范围内。 (4) 漏液 由式?ow?4.4C0?0.0056?0.13hL?h???L/?V

?802.1/2.92?5.985m/su0?4.4?0.772?0.0056?0.13?0.06?0.0021筛板的稳定性系数K?(5) 液泛

为防止降液管液泛的发生，应使降液管中清液层高度Hd??HT?hw依式

u011.56??1.93?1.5，故在本设计中无明显漏液 u0,min5.985??Hd?hp?hl?hd， 而hd?0.153?(Hd=0.073+0.037+0.001=0.11m

ls20.0037)?0.153?()2?0.001 lw?h01.056?0.0415取??0.5，则??HT?hw??0.5?0.40?0.0433??0.223m 故Hd??HT?hw在设计负荷下不会发生液泛。

??物料，热量等的的衡算

根据以上塔板的各项液体力学验算，可认为精馏段塔径及各项工艺尺寸是适合的。

8 塔板负荷性能图 精馏段： (1) 漏液线 由

，

2/3????Lw??2.84?0.0056?0.13?hw??E?????hc?0.0021??L?V??1000??lw??????2/3?0.0433?0.672L得?4.4?0.78?0.0056?0.13?S???0.002)797.13 2.63Vo,min?0.416?6.467LS2/3

在操作范围内，任取几个Ls值，依上式计算出Vs值，计算结果列于表3-19。 表3-19

Ls /(m3/s) 0.0006 0.0015 0.0030 0.0045 0.319 0.331 0.341 Vs /(m3/s) 0.309 由上表数据即可作出漏液线。 (2) 雾沫夹带线

以 ev＝0.1kg液/kg气为限，求 Vs-Ls关系如下：

由

VsVs??1.373Vs

AT?AF0.785?0.0567Us=

hw=0.047

物料，热量等的的衡算

2/3??3600L???3shf?2.5?hw?2.84?10E??? 1.056???????0.111?0.676Ls2/3ua?VsVs??0.536Vs联立以上几式，整理得

At?Af2.01?0.145Vs=1.29-10.07Ls2/3

在操作范围内，任取几个Ls值，依上式计算出Vs值，计算结果列于表3-20。 表3-20

Ls /(m3/s) 0.0006 0.0015 0.0030 0.0045 1.158 1.081 1.016 Vs /(m3/s) 1.218 由上表数据即可作出液沫夹带线2。 (3) 液相负荷下限线

对于平直堰，取堰上液层高度hOW＝0.006m作为最小液体负荷标准。由式3-21得

2.84?3600Ls,min?hw?E??1000?lw?2/3,Ls,min?1.035?10?3m3s

据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线3。 (4) 液相负荷上限线

以θ＝4s作为液体在降液管中停留时间的下限

??AfHTLS?4

LS,max?0.4?0.47?0.0146m3s4据此可作出与气体流量元关的垂直液相负荷上限线4。 (5) 液泛线 令 由