化工原理课程设计任务书-精馏塔的设计1

(5)筛孔计算及其排列

本设计所处理的物系无腐蚀性，可选用δ=4mm碳钢板，筛孔直径do=δ=4mm。筛孔按正三角形排列

取孔中心距t=3do=3*4=12mm 筛孔数目n为n?21.155Aa t22其中Aa?2(xr?x??r2xsin?1) 180rD1?(Wd?Ws)??(0.2?0.07)?0.23m 22Dr??Wc?0.5?0.05?0.45m

2x?则Aa?2(xr?x?22?r2xsin?1) 180r2 =2(0.230.45?0.23?22?0.452180sin?10.23) 0.45 =0.4m

1.155*0.4?3209个 20.012d20.004)?0.1 开孔率 ??0.907(o)?0.907*(t0.012n?9、塔板负荷性能图（以精馏段为例）

（1） 漏液线

uomin?6.02m/s

Vs1??4donuomin=0.785?0.0042?3209?6.02= 0.243m3/s

2据此可以做出液体流量无关的水平漏液线 （2）液沫夹带线

以eV=0.1kg液/kg气为限，计算Vs?Ls的关系

eV?5.7?10?6?L(VsuaVs ，hf?2.5(hw?how) ?)3.2 ， ua?0.675AT?AfHT?hf2.84LA2/32.843600Ls2/3?()=Ls2/3 E()=

10000.81000lw2/3hw=0.045m how?联立以上几式可以得到化简后Vs?Ls的关系为下：Vs?2.58?23.4Ls

Ls / m/s Vs / m/s 330.0002 2.50 0.0004 2.45 表：Vs?Ls关系

0.0006 2.41 0.0008 2.37 通过以上关系式可以作出液沫夹带线。 （3）液相负荷下限线

对于平直堰，取上堰液层高度how?0.006m作为最小液体负荷标准。 由 how?2.84LA2/32.843600Ls 2/3?()=0.006m E()=

10000.81000lw? Lsmin?0.0005m3/s

据此可以作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线。

（4） 液相负荷上限线

以 ??5s作为液体在降液管中停留时间的下限，??AfHTLs?5

Ls,max?AfHT5?0.11?0.5?0.011m3/s 5据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷上限线。 （5）液泛线

通过下式计算液泛线 a'Vs?b'?c'L2s?d'Ls其中 a'?22/3。

?20.051?VA?don）（其中 ；b'??HT?(????1)hw o24(Aoco)?L?3 c'?0.153/(lwho)2；d'?2.84?10E(1??)(将有关数据带入可以求得

36002/3) lwa'?0.051?V0.0512.88???0.0485

(Aoco)2?L(0.785?0.0042?3029?0.8)2805.4b'??HT?(????1)hw=0.5×0.5+(0.5-0.61-1)×0.045=0.20

c'?0.153/(lwho)2=0.153/(0.8×0.0156)2=806

d'?2.84?10?3E(1??)(236002/3)=1.79 lw2/3Vs?0.158?806L2s?1.79Ls? 0.0194

列表计算如下： Ls / m/s Vs / m/s 330.0004 2.76 0.0006 2.73 表：Vs?Ls关系

0.0008 2.70 0.0010 2.67 由以上数据即可做出液泛线。

综上所述，作出该塔的负荷性能图如下：

0.243

图：筛板塔负荷性能图

线a－漏液线 Vs1?0.243m/s

3

线b－液相负荷上限线 Ls,max?0.011m/s

3

线c－液泛线 0.0194Vs?0.158?806L2s?1.79Ls 线d－液末夹带线 Vs?2.58?23.4Ls2/322/3

线e－液相负荷下限线 Lsmin?0.0004m/s

3

10、筛板塔工艺设计计算结果 序号 1 项目（名称、符号、单位） 塔径 D/m 精馏段 1.0 提馏段 1.0 备注 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 板间距 HT/m 溢流型式 降液管型式 堰长 lw/m 堰高 hw/m 板上液层高度 hL/m 堰上液层高度how/m 降液管底隙高度 ho/m 筛孔直径 do/m 筛孔数目n/个 孔心距 t/m 安定区宽度 Ws/m 边缘区宽度 Wc/m 鼓泡区面积 Aa/m 20.5 U型流 弓型 0.8 0.054 0.06 0.006 0.0083 0.004 3209 0.012 0.07 0.05 0.4 10.1 0.675 12.45 1.67 485 0.5 U型流 弓型 0.054 0.06 0.014 0.0086 0.004 3209 0.012 0.07 0.05 0.4 10.1 0.675 12.84 1.51 465.9 开孔率 ?/% 空塔气速 u/(m/s) 筛孔气速 uo/(m/s) 稳定系数 K 每层塔板压降 ?p/Pa 塔工业设计一览表 四、 辅助设备的计算及选型

1、换热器的计算与选型

换热器包括塔顶全凝器、塔底再沸器、原料加热器，下面分别对各个换热器进行计算并且选取适合的设备型号。

（1）塔顶全凝器

假设本设计塔顶采用泡点回流，用20 oC的冷却水循环冷却，冷却水升温15oC；操作方式为逆流操作。塔顶温度tD?83.1oC，冷却水温度变化为20 oC?35 oC。查图（可知83.1oC下乙醇和水的汽化热分别为：