精馏塔设计
说明书
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塔型选择根据生产任务，若按年工作日330天，每天开动设备24小时，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，选用浮阀塔。有关的工艺计算精馏塔的物料衡算原料液、馏出液与釜残液的流量与温度名称原料液馏出液釜残液35920.1(摩尔分数)0.17360.81820.0004摩尔质量22.8640.9718.01以年工作日为330天，每天开车24小时计，进料量为：由全塔的物料衡算方程可写出：总物料易挥发组分将代入全塔物料衡算方程得：D=234，W=870塔顶易挥发组分的回收率=塔底难挥发组分的回收率=塔板数的确定最小回流比及操作回流比的确定由于是泡点进料，，即过点做直线交平衡线于点，由点可读得，因此：R(适宜)=(1.1~2)所以可取操作回流比理论塔板数的确定精馏段操作线方程：提馏段操作线方程：回流比R=1，则；因为是饱和液体进料，则q=1，线方程：在相图中分别画出上述直线，利用图解法可以求出13块(含塔釜)其中，精馏段11块，提馏2段块。全塔效率的估算用奥康奈尔法()对全塔效率进行估算：由相平衡方程式可得根据相平衡数据可以查得：(塔顶第一块板)(加料板)(塔釜)因此可以求得：全塔的相对平均挥发度：查得即全塔的平均温度：在温度下查得因为所以，全塔液体的平均粘度：全塔效率实际塔板数块(含塔釜)其中，精馏段的塔板数为：块精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算热能利用的计算以釜残液对预热原料液，原料液温度为则将原料加热至泡点所需的热量可记为：其中在进出预热器的平均温度以及的情况下可以查得比热，所以，釜残液放出的热量若将釜残液温度降至那么平均温度其比热为，因此，可知，，于是理论上可以用釜残液加热原料液至泡点精馏段与提馏段的体积流量精馏段由整理精馏段的已知数据列于表，由表中数据可知：液相平均摩尔质量：液相平均温度：精馏段的已知数据位置进料板塔顶(第一块板)质量分数摩尔分数摩尔质量/温度/℃84.0079.60表4精馏段的汽液相负荷名称汽相液相平均摩尔质量/30.6536.38平均密度/815.41.253体积流量/2.22(0.000625)3800(1.056)提馏段整理提馏段的已知数据列于表5，采用与精馏段相同的计算方法可以得到提馏段的负荷，结果列于表6。位置塔釜进料板质量分数摩尔分数摩尔质量/温度/℃99.1084.83表6提馏段的汽液相负荷名称液相汽相平均摩尔质量/20.0625.33平均密度/888.60.790体积流量/8.11(0.00225)4140(1.15)精馏塔的塔体工艺尺寸计算塔径的计算由于精馏段和提馏段的上升蒸汽量相差不大，为便于制造，我们取两段的塔径相等。有以上的计算结果可以知道：汽塔的平均蒸汽流量：汽塔的平均液相流量：汽塔的汽相平均密度：汽塔的液相平均密度：塔径可以由下面的公式给出：由于适宜的空塔气速，因此，需先计算出最大允许气速。取塔板间距，板上液层高度，那么分离空间：功能参数：从史密斯关联图查得：，由于，需先求平均表面张力：全塔平均温度，在此温度下，平均摩尔分数为，所以，液体的临界温度：溶液的表面张力平均塔温下表面张力可以由下面的式子计算：，所以：取，所以根据塔径系列尺寸圆整为此时，精馏段的上升蒸汽速度为：提馏段的上升蒸汽速度为：塔高的计算塔的高度可以由下式计算：已知实际塔板数为块，板间距由于料液较清洁，无需经常清洗，可取每隔6块板设一个人孔，则人孔的数目为：个取人孔两板之间的间距，则塔顶空间，塔底空间，进料板空间高度，那么，全塔高度：塔板结构尺寸的确定塔板尺寸由于塔径大于800mm，所以采用单溢流型分块式塔板。取无效边缘区宽度，破沫区宽度，查得弓形溢流管宽度弓形降液管面积验算：液体在精馏段降液管内的停留时间液体在精馏段降液管内的停留时间弓形降液管堰高采用平直堰，堰高取，则降液管底隙高度若取精馏段取，提馏段取为，那么液体通过降液管底隙时的流速为精馏段：提馏段：的一般经验数值为所以取降液管底隙处流体流速，则浮阀数目及排列采用F1型重阀，重量为33g，孔径为39mm。浮阀数目浮阀数目气体通过阀孔时的速度取动能因数，那么，因此个排列由于采用分块式塔板，故采用等腰三角形叉排。若同一横排的阀孔中心距，那么相邻两排间的阀孔中心距为：校核气体通过阀孔时的实际速度：实际动能因数：(在9~12之间)开孔率：开孔率在10%~14%之间，满足要求。塔板流体力学的验算气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降)气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降)干板阻力浮阀由部分全开转为全部全开时的临界速度为：因为所以板上充气液层阻力取板上液层充气程度因数，那么：由表面张力引起的阻力浮阀塔的由表面张力导致的阻力一般来说都比较小，所以一般情况下可以忽略，所以：漏液验算取动能因数，相应的气相最小负荷为：其中所以可见不会产生过量漏液。液泛验算溢流管内的清液层高度其中，所以，为防止液泛，通常，取校正系数，则有：可见，，即不会产生液泛。雾沫夹带验算泛点率=查得物性系数，泛点负荷系数所以，泛点率=可见，雾沫夹带在允许的范围之内。雾沫夹带上限线取泛点率为80%代入泛点率计算式，有：整理可得雾沫夹带上限方程为：液泛线液泛线方程为其中，代入上式化简后可得：液体负荷上限线取，那么漏液线取动能因数，以限定气体的最小负荷：液相负荷下限线取代入的计算式：整理可得：浮阀塔工艺设计计算结果项目数值与说明备注塔径1.0板间距0.45塔板型式单溢流弓形降液管分块式塔板空塔气速1.67溢流堰长度0.714溢流堰高度0.05板上液层高度0.01降液管底隙高度0.016浮阀数个92等腰三角形叉排阀孔气速10.88阀孔动能因数5临界阀孔气速10.38孔心距0.075同一横排的孔心距排间距0.065相临二横排的中心线距离单板压降573.4液体在降液管内的停留时间45.6精馏段13.7提馏段降液管内的清液高度0.1316泛点率，%58.6气相负荷上限1.55雾沫夹带控制气相负荷下限0.56漏夜控制开孔率，%13.5操作弹性2.77精馏塔接管尺寸计算进料管进料温度，在此温度下查得则进料体积流量取适宜的输送速度，故经圆整选取热轧无缝钢管，规格：实际管内流速：釜残液出料管塔釜温度，在此温度下查得则釜残液的体积流量：取适宜的输送速度，则经圆整选取热轧无缝钢管，规格：实际管内流速：回流液管回流液体积流量利用液体的重力进行回流，取适宜的回流速度，那么经圆整选取热轧无缝钢管，规格：实际管内流速：塔顶上升蒸汽管塔顶上升蒸汽的体积流量：取适宜速度，那么经圆整选取热轧无缝钢管，规格：实际管内流速：水蒸汽进口管由于是泡点进料，则通入塔的蒸气体积流量：取适宜速度，那么经圆整选取热轧无缝钢管，规格：实际管内流速：
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